Jednostki fizyczne
Na początku były jednostki i
układy jednostek a także
układy współrzędnych.
Czas był absolutny a fizyka
prosta jak równania
matematyczne
Jednostki fizyczne
Na początku były jednostki i
układy jednostek a także
układy współrzędnych.
Czas był absolutny a fizyka
prosta jak równania
matematyczne
Potrzebowaliśmy
standardów miar i wag
SI EMAS ISO PN
Btu vs kJ
To też wzorzec
Jeden karat 0.2
grama
przy okazji ciekawostka: dla studentek
interesujących się brylantami (już teraz :).
Ziarenka rośliny to chlebek świętojański
suchy do gryzienia owoc strączkowy słodki,
który służy do jedzenia w środku są
malutkie twarde ziarenka-fasolki z których
każda waży 0.2 grama
czyli jeden karat właśnie
Szarańczyn strąkowy, drzewo karobowe, karob, ceratonia (Ceratonia
siliqua L.)
– gatunek zimozielonego drzewa należący do rodziny bobowatych.
Występuje
dziko i w uprawie w regionie śródziemnomorskim. Strąki nazywane
są chlebem
świętojańskim. Gatunkiem typowym jest Ceratonia siliqua
Karat
Karat –
to także jednostka masy używana w jubilerstwie do
określania wielkości kamieni i pereł. Także jednostka czystości
złota (zawartości złota w stopie). W układzie SI nosi nazwę karat
metryczny [ct] i jest to jednostka stosowana wyłącznie do
pomiaru masy kamieni szlachetnych. 1 karat = 0,2 g = 2 · 10
-4
kg
Karat [ct] jest także określeniem zawartości złota w stopach
(czystości stopu). 1 karat to 1/24 zawartości wagowej złota w
stopie. Oznacza to, że złoto 24-karatowe to złoto czyste
Zadanie 1.
Ile razy cięższy jest brylant czterokaratowy od
jednokaratowego?
Zadanie 2.
Ile razy cięższy jest brylant, którego rozeta ma dwa razy
większą średnicę?
Zadanie 3.
Czym różni się brylant od diamentu?
Zadanie 4
Ile złota jest w pierścionku o wadze 4gramy jeżeli jest on
czternastokaratowy? Jak inaczej określamy jego próbę?
Zadanie 5
Złotnikowi zepsuła się waga :) ! Jak wytopić złoto trzeciej
próby jeżeli posiada on druciki ze srebra i złota o
jednakowej średnicy?
Zadanie 6
Popiersie Waszego doktora ma wysokość 5cm. Ile razy więcej
brązu potrzeba na popiersie 10-cio centymetrowe? Ile razy
więcej złota aby je pozłocić
24-karatowe - próba 1000 („fajn”)
22-karatowe - próba 916 pierwsza próba złota - 916
18-karatowe - próba 750 druga próba złota - 750
14-karatowe - próba 585 trzecia próba złota - 585
12-karatowe - próba 500 czwarta próba złota - 500
10-karatowe - próba 417
9-karatowe - próba 375 piąta próba złota - 375
8-karatowe - próba 333 szósta próba złota - 333
Układ SI: (MKSA)
metr [m] - jednostka długości
kilogram [kg] - jednostka masy,
sekundą [s] - jednostka czasu
Amper [A] - jednostka natężenia
prądu
elektrycznego
Kelvin [K] - jednostka temperatury
Candela [Cd] - jednostka natężenia
światła
metr
W myśl definicji zatwierdzonej przez XVII
Generalną Konferencję Miar i Wag w 1983
jest to odległość, jaką pokonuje światło w
próżni w czasie 1/299 792 458 s.
(1960 - 1983) XI Generalna Konferencja Miar
(1960) zdefiniowała metr jako długość równą
1 659 763,73 długości fali promieniowania w
próżni odpowiadającego przejściu między
poziomami 2p10 a 5d5 atomu 86Kr (kryptonu
86).
Inne jednostki długości: angstrem, cal, jard,
mikron, parsek, rok świetlny.
Kilogram [1kg]
Masa bezwładna i masa grawitacyjna
Odważnik „wiecznie żywy” mimo, że
mamy….
wzorzec kilograma oparty na izotopie węgla
C
12
to tylko rekomendacja choć stanowcza
Bureau International des Poids et Mesures
Comité
International
des Poids
et Mesures 94th
meeting (October 2005)
Sekunda [s] [sec]
Jest to czas równy 9 192 631 770 okresów
promieniowania odpowiadającego przejściu
między dwoma poziomami F = 3 i F = 4
struktury nadsubtelnej stanu podstawowego
2s
1/2
atomu cezu 133
(powyższa definicja
odnosi się do atomu cezu w spoczynku w
temperaturze 0 K)
. Definicja ta,
obowiązująca od
r., została ustalona przez
XIII Generalną Konferencję Miar
. Poprzednio
sekundę definiowano jako 1/31 556 925,9747
część
1900 (XI Generalna
Konferencja Miar z
r.) lub 1/86400 część
r.).
Zegar mechaniczny
Teraz
Zegar
atomowy
Pierwsze określenie
Kalendarza jako
kalendarza kosmicznego,
Stąd rok zwrotnikowy
mierzymy z dokładnością
do pół sekundy
1s =9192631770
okresów
promieniowania
przejścia
w
Cs
133
55
www.boulder.nist.gov/timefreq/cesium/fountain.htm
POMIARY CZASU
Amper [A]
Definicja 1 A - prąd o natężeniu 1 A, jest to stały prąd
elektryczny, który płynąc w dwóch równoległych,
prostoliniowych, nieskończenie długich przewodach o
znikomo małym przekroju kołowym, umieszczonych w
próżni w odległości 1 m od siebie, spowodowałby
wzajemne oddziaływanie przewodów na siebie z siłą
równą
2 10
-7
[N]
na każdy metr długości przewodu.
Do definicyjnego wyznaczenia jednostki służy waga prądowa. Dokładnością ustępuje
jednak kalibratorom prądu i w praktyce jest przez nie wyparta.
Jeśli przepływający przez dany przekrój prąd ma
natężenie 1 A, oznacza to, że w ciągu 1 s przepływa 1 C
ładunku,
kelwin [K]
kelwin - jednostka temperatury w
układzie SI równa 1/273,16
temperatury termodynamicznej
punktu potrójnego wody, oznaczana
[K]
Jednostki uzupełniające
Nazwa Jednostka Wielkość
fizyczna
radian [rad] miara kąta
płaskiego
steradian [sr] miara kąta
bryłowego
mol [mol] liczność
materii
Steradian – kąt bryłowy o wierzchołku w środku kuli
wycinającym z powierzchni tej kuli pole równe
kwadratowi jej promienia
.
sr
2
r
A
Pełny kąt bryłowy
sr
4
4
2
2
r
r
mol [mol]
Mol – podstawowa w układzie SI jednostka liczności materii,
oznaczana [mol].
Jeden mol jest to liczba indywiduów chemicznych (np. atomów,
cząsteczek, jonów, elektronów itp.) równa liczbie atomów zawartych
w 12 gramach izotopu węgla C12 (przy założeniu, że węgiel jest w
stanie niezwiązanym chemicznie, w spoczynku, a jego atomy nie
znajdują się w stanie wzbudzenia). W jednym molu znajduje się
6,02214179±0,00000030 · 10
23
cząstek.
Liczba ta jest nazywana stałą Avogadra[2]. Mol jest szczególnie
istotny dla pojęcia masy molowej, która ma duże znaczenie
praktyczne dla ilościowego doboru składników reakcji chemicznych.
kandela (świeca)
jednostka światłości źródła światła;
jednostka podstawowa w układzie SI,
oznaczana [cd].
Jest to światłość, z jaką świeci w określonym
kierunku źródło emitujące promieniowanie
monochromatyczne o częstotliwości 5,4·10
14
Hz, i wydajności energetycznej w tym
kierunku równej (1/683) [W/srd].
Kandela to również światłość 1/600000 m²
ciała doskonale czarnego w temperaturze
krzepnięcia platyny pod ciśnieniem 1
atmosfery fizycznej.
lumen [lm]
- jednostka miary strumienia
świetlnego w układzie SI
1 lm = 1 [cd·sr]
Jest to strumień świetlny
wysłany w jednostkowy
kąt bryłowy (steradian)
przez izotropowe punktowe
źródło światła o światłości jednej kandeli
umieszczone w wierzchołku tego kąta
Strumień wektora natężenia
przez powierzchnię
Luks [lx]
- jednostka natężenia oświetlenia E w
układzie SI (Jednostka pochodna układu
SI)
1 lx = 1 cd·sr / m
2
Luks określany jest jako oświetlenie wywołane przez
równomiernie rozłożony strumień świetlny o wartości
równej 1 lumen (lm) padający na powierzchnię 1m
2
, a
więc:
1 lx = 1 lm / m
2
.
Jak mierzyć
przestrzeń ?
10
0
=1
Metr
10
1
=10
Metrów
10
2
=100
Metrów
10
3
=1000
Metrów
CERN
10
4
=10 000
Metrów
Akcelerato
r LEP
10
5
=100 000
Metrów
Jezioro
Genewskie
10
6
=1000 000
Metrów
10
8
=100 000 000
Metrów
10
7
=10 000 000
Metrów
10
9
=1000 000 000
Meter
Orbita
Księżyca
10
10
=10 000 000 000
Metrów
Droga
Ziemi w 4
dniach
10
11
=100 000 000 000
Metrów
Droga
Ziemi w 6
tygodniac
h
10
12
=1000 000 000 000
Metrów
Układ
Słoneczny
10
13
=10 000 000 000 000
Metrów
Układ
Słoneczny
10
14
=100 000 000 000 000
Metrów
10
20
=100 000 000 000 000 000 000
Metrów
10
21
=1000 000 000 000 000 000
000 Metrów
nasza
Galaktyka
10
23
=100 000 000 000 000 000 000
000 Metrów
10
22
=10 000 000 000 000 000 000
000 Metrów
Nasza Galaktyka
z obłokiem
Magellana
10
26
=100 000 000 000 000 000 000
000 000 Metrów
9325
Galaktyk
Przegląd podstawowych rozmiarów
Jednostki wielokrotne
10
0
=1 Metr
10
-1
=0.1 Metra
10
-2
=0.01 Metra
10
-3
=0.001 Metra
Oko Muchy
10
-4
=0.000 1 Metra
Facetten
10
-5
=0.000 01 Metra
Włosek
10
-6
=0.000 001 Metra
10
-7
=0.000 000 1
Metra
10
-8
=0.000 000 01 Metra
Molekuła DNS
10
-14
=0.000 000 000 000 01 Metra
Jądro Atomowe
10
-15
=0.000 000 000 000 001 Metra
Proton z Kwarkami
10
-10
=0.000 000 000 1 Metra
Atom Węgla
Przegląd podstawowych rozmiarów
Jednostki podwielokrotne
Przestrzeń czas i ruch są ze sobą powiązane.
Jednak istnieją poważne problemy
filozoficzne czy pojęcie przestrzeni i czasu
powstają (podmiotowo) w naszych umysłach
czy też są dane obiektywnie (przedmiotowo)
za pomocą zmysłów
Zastanów się co o tym sądzisz ale nie
przejmuj się bo są to problemy dla ludzi po
pięćdziesiątce. : ) Większość fizyków uważa,
że można się obyć bez filozofii. Wystarczy
przyjąć modele matematyczne i odpowiedni
układ jednostek
Świat jest zasadniczo
matematyczny
.
Liczydło egipskie 500l.p.Chr
Galileo Galilei
(1546-1642)
Taka postawa Galileusza została
zaakceptowana przez większość
fizyków i urosła do rangi
paradygmatu.
Czy jesteś w stanie określić
co to jest paradygmat
Transformacja
Galileusza
Włoski scholar (przyjaciel kardynałów ale tylko
niektórych) położył podwaliny pod coś co sam
nazywał filozofią naturalną a co my teraz nazywamy
fizyką. Obserwował planety przez swoją lunetę. Był
gorącym zwolennikiem teorii Kopernika. Stworzył
paradygmat fizyki nowożytnej opierając ją na
modelach matematycznych i układach współrzędnych
TEORIA WZGLĘDNOŚCI WEDŁUG
GALILEUSZA i NEWTONA
„ruchu bezwzględnego nie da się wykryć”.
Czy jesteś w stanie połączyć pierwszą
zasadę dynamiki Newtona i wnioski
wynikające z transformacji Galileusza?
Pojęcie niezmienniczości
Czy prawa fizyki są takie same w układach
inercyjnych? Czy wszystkie jednostki układu SI
można porównywać w układach inercyjnych?
Czy waga pokaże taki sam wynik w kilku
różnych układach inercyjnych?
Jak będzie w układach nieinercyjnych?
co pokaże waga sprężynowa a co szalkowa?
Czy druga zasada dynamiki sprawdzi się w
układzie inercyjnym? Jak będzie w
nieinercyjnym?
Czy istnieje jeden absolutny układ inercyjny?
Po latach szczególna teoria
względności Einsteina oprze
się na dwóch postulatach
- ruch bezwzględny nie może być
wykryty ;
- szybkość światła jest niezależna od
ruchu źródła
czego Galileusz i Newton nie
wiedzieli.
Często w ramach postulatów szczególnej teorii względności
mówimy także o zasadzie kosmologicznej która mówi, że nie
ma wyróżnionego punktu w przestrzeni co jest innym
sformułowaniem zasady (1)
