Zasady dynamiki-prawa ruchu.

I Zasada Dynamiki Newtona: Jeżeli na ciało nie działają żadne siły lub siły działające na ciało się równoważą to ciało pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym.

II Zasada Dynamiki Newtona: Jeżeli na ciało działają siły, które nie równoważą się (lub działa tylko jedna siła) to ciało porusza się ruchem przyśpieszonym, przy czym przyśpieszenie jakie posiada to ciało jest wprost proporcjonalne do siły wypadkowej działającej na ciało i odwrotnie proporcjonalne do masy ciała. a = Fw/m

III Zasada Dynamiki Newtona (zwana zasadą akcji i reakcji): Jeżeli pierwsze ciało działa siłą na drugie ciało, to drugie ciało działa na pierwsze siłą o takiej samej wartości lecz przeciwnie skierowaną.

Zasada zachowania pędu W zamkniętym układzie ciał całkowity pęd (p=mv) układu nie ulega zmianie.

Zasady zachowania momentu pędu Moment pędu jest stały, gdy nie działa na układ zewnętrzny momentu pędu.

Zasada zachowania momentu pędu mówi, że dla dowolnego izolowanego układu punktów materialnych całkowita suma ich momentów pędu jest stała. Jedną z bardziej widowiskowych konsekwencji istnienia tej zasady są znaczne prędkości kątowe gwiazd neutronowych, dochodzące do kilkuset obrotów na minutę (pulsary milisekundowe).

Zasada zachowania momentu pędu wynika z niezmienności hamiltonianu względem obrotów w przestrzeni.

Zasada ta również mówi, że prędkość zmiany momentu pędu układu jest równa sumie momentów sił zewnętrznych działających na punkty układu.

Zasada zachowania energii - w układzie izolowanym suma składników wszystkich rodzajów energii całości (suma energii wszystkich jego części) układu jest stała (nie zmienia się w czasie).

Zasada niezależności ruchów.

Jeśli punkt materialny uczestniczy równocześnie w kilku ruchach (ruch złożony), to każdy z tych składowych ruchów odbywa się bez zakłuceń w ten sposób, jakby pozostałych ruchów nie było.

Inercjalne układy odniesienia, Transformacja Galileusza.

Układ odniesienia, względem którego każde ciało niepodlegające zewnętrznemu oddziaływaniu z czymkolwiek porusza się bez przyspieszenia (tzn. ruchem jednostajnym prostoliniowym). Istnienie takiego układu jest postulowane przez pierwszą zasadę dynamiki Newtona. Zgodnie z zasadą względności Galileusza wszystkie inercjalne układy odniesienia są równouprawnione i wszystkie prawa mechaniki są w nich identyczne. Identyczne są również wszystkie prawa fizyki w układach inercjalnych. Uogólnienie tej zasady na układy nieinercjalne jest podstawową treścią ogólnej teorii względności.

Transformacja Galileusza - jest to transformacja współrzędnych przestrzennych i czasu z jednego układu odniesienia do innego poruszającego się ruchem jednostajnym prostoliniowym względem pierwszego. W transformacji tej czas i odległości pomiędzy dwoma dowolnymi punktami pozostają stałe, czyli są niezależne od układu odniesienia. Transformacja Galileusza jest zgodna z klasycznymi wyobrażeniami o czasie i przestrzeni. Transformacja zakłada, że prędkość oraz położenie są względne. Wartości te widoczne dla dowolnego obserwatora w każdym inercjalnym układzie odniesienia mogą być różne, ale każda z nich jest prawdziwa. Względność oznacza, że prawda jest zależna od “punktu siedzenia”. We wszystkich układach zegary obserwatorów mierzą czas absolutny, a więc on nie jest względny. Co więcej wymiary liniowe obiektów też są identyczne w każdym układzie nieinercjalnym.

Opory ruchu. tarcic zewnętrzne (statyczne, kinetyczne). Tarcie wewnętrzne.

To całość zjawisk fizycznych towarzyszących przemieszczaniu się względem siebie dwóch fizycznych ciał (tarcie zewnętrzne) lub elementów tego samego ciała (tarcie wewnętrzne). Tarcie wewnętrzne występuje przy przepływie płynów, pomiędzy obszarami o różnej prędkości przepływu. Siła występująca w zjawiskach tarcia nazywana jest siłą tarcia.

Wyróżnia się:

- tarcie spoczynkowe (tarcie statyczne)

- tarcie ruchowe (tarcie kinetyczne)

- tarcie ślizgowe - występuje przy danym ruchu względnym współpracujących elementów. Tarcie ślizgowe występuje w większości urządzeń mechanicznych. Siła tarcia ślizgowego:

T=μ N; gdzie: N — siła dociskająca μ — współczynnik tarcia

- tarcie toczne - Jest to opór występujący przy toczeniu jednego ciała po drugim, m.in. pomiędzy elementami łożyska tocznego, między oponą a nawierzchnią drogi.

- tarcie wewnętrzne - jest to opór powstający między elementami jednego ciała. W ciele stałym tarcie jest uzależnione od właściwości tłumiących, natomiast w płynach od lepkości. Opory tarcia wewnętrznego wynikają z istnienia sił kohezji i zależą od swobody przemieszczania się tych cząsteczek.

- tarcie zewnętrzne - występuje na styku dwu ciał stałych będących w ruchu lub wprawianych w ruch bez udziału smarowania. Jeśli powierzchnie styku są idealnie sztywne i pozbawione chropowatości to opory tarcia zewnętrznego są wynikiem oddziaływania sił powierzchniowych (aldhezji). Jeżeli tarciu podlegają części maszyn to między nimi występują nie tylko oddziaływania o charakterze aldhezyjnym ale również oddziaływania mechaniczne spowodowane nierównościami współpracujących powierzchni. Stąd opory tarcia zewnętrznego to pokonywanie zarówno sił aldhezyjnych jak i spójności.

Liczba Reynoldsa

Jest to stosunek sił bezwładności do sił lepkości. Liczba Reynoldsa jest kryterium do wyznaczania charakterystyki przepływu.

Gdzie:

l - przekrój;

v - prędkość charakterystyczna płynu

ν - lepkość kinematyczna

Prawa przepływów, prawo Bcrnoulliego, zakresy ich stosowalności oraz ich praktyczne wykorzystanie.

Prawo przepływu

Gdy ruch różnych cieczy płynących z różnymi prędkościami w różnych przewodach jest scharakteryzowany jednakowymi wartościami liczby Reynoldsa to charakter ruchu tych cieczy jest jednakowy.

Prawo Bernouliego

W dowolnym punkcie rury suma ciśnienia zewnętrznego p, hydrodynamicznego ρv²/2 i hydrostatycznego ρgh jest wielkością stałą

p + ρv²/2 + ρgh = const.

Podstawy kinematyki i dynamiki relatywistycznej.

Stałość prędkości światła w próżni jest jednym z głównych założeń teorii relatywistycznej. Zgodnie z tym założeniem (potwierdzonym doświadczalnie w eksperymencie Michelsona) prędkość światła w próżni jest taka sama w każdym inercjalnym układzie odniesienia.

• Transformacja Galileusza podaje związek pomiędzy współrzędnymi położenia ciała względem dwóch różnych inercjalnych układów odniesienia: spoczywającego U i poruszającego się ze stałą prędkością v układu U' (patrz: rysunek).

transformacja galileusza

t' = t t = t'

x' = x - vּt x = x' + vּt

y' = y y = y'

z' = z z' = z

• Klasyczne dodawanie prędkości wyrażane jest za pomocą wzorów:

u' = u - v u = u' + v gdzie: u' - prędkość ciała względem poruszającego się układu U';

u - prędkość ciała względem nieruchomego układu U; v - prędkość układu U' względem układu U.

• Transformacja Lorentza podaje związki pomiędzy współrzędnymi położenia i czasu dla dwóch układów, przy czym jeden z nich jest nieruchomy, zaś drugi porusza się względem pierwszego z prędkością v. Transformacja Lorentza uwzględnia postulat mówiący

o stałości prędkości światła w próżni.

Stałość prędkości światła i zasada względności Einsteina.

Transformacja Lorentza i wnioski.

Podstawy kinematyki i dynamiki relatywistycznej.

Interwały.

Transformacja prędkości.

Przekształcenie pędu i energii.

Masa i. energia relatywistyczna oraz ich równoważność.

Cząstki o masie spoczynkowej równej zeru.

Elementy kinetyczno-molekularnej teoria budowy materii.

Atomy i molekuły oraz ich ruchy cieplne.

Siły międzycząsteczkowe.

Statystyka Boltzmana.

Rozkład Maxwella - Boltzmana (rozkład prędkości cząsteczek) i wnioski.

Elementy kinetyczno-molekularnej teoria budowy materii.

Średnia droga swobodna i liczba zderzeń.

Zasada ekwipartycji energii.

Ciepło właściwe.

Podstawowe równanie kinetycznej teorii gazów .

Gazy doskonałe.

Temperatura i jej mierniki; rozszerzalność cieplna ciał stałych i gazów;

zmiany oporu elektrycznego metali i półprzewodników z temperaturą;

efekt termoelektryczny w metalach i półprzewodnikach;

ciekłe kryształy.

Gazy rzeczywiste.

Zjawiska transportu.

Przewodnictwo cieplne.

Dyfuzja.

Transport pędu (lepkość).

Transport ładunku (przewodnictwo elektryczne). Techniczne wykorzystanie.

Kwantowa teoria promieniowania.

Zjawiska fotoelektryczne wraz z technicznymi zastosowaniami.

Promieniowanie termiczne - wielkości charakterystyczne, ciało doskonale czarne,

prawa: Wiena,

Stefana - Boltzmana, Kirchhoffa i ich techniczne wykorzystanie.

Pirometria.

Zjawisko Comptona,

rozpraszanie Thomsona.

Kwantowa teoria promieniowania.

Wytwarzanie, właściwości i wykorzystanie promieni rentgenowskich. Widma rentgenowskie. Oddziaływanie promieniowania rtg, z materią. Tomografia komputerowa.

Falowa natura mikrocząstek - fale materii.

Teoria fal materii dc Broglie, doświadczenia Bragg,a, Davissona - Germera, Thomsona, Sterna i ich znaczenie.

Właściwości fal materii funkcja falowa i jej fizyczna interpretacja.

Pakiet falowy i zasada nieoznaczoności Heisenberga.

Neutronografia, elektronowy mikroskop transmisyjny i skaningowy.

Budowa atomu.

Mechanizm tworzenia się serii widmowych, teoria Bohra i zakres jej stosowalności, zasada odpowiedniości.

Równanie falowe cząstki - Schródingera.

Cząstka w studni potencjału, bariera potencjału.

Efekt tunelowy i jego zastosowania.

Budowa atomu.

Kwantowanie energii i pędu.

Przybliżona metoda rozwiązywania równania Schródingera.

Stany energetyczne elektronów w atomie.

Rozkład gęstości prawdopodobieństwa.

Orbitalny moment pędu elektronu, spin elektronu.

Liczby kwantowe.

Widma metali alkalicznych,

szerokość linii widmowych.

Atomy wieloelektronowe.

Zakaz Paulicgo.

Poziomy energetyczne w atomach Budowa układu okresowego pierwiastków.

Moment pędu i moment magnetyczny atomów wieloelektronowych.

Zjawisko Zecmana.

Układ okresowy pierwiastków.

Budowa jądra atomowego.

Modele budowy jądra atomowego, teoria kwarkowa Gcll-Manna -Zweiga.

Liczba atomowa, masowa, energia wiązania jądra atomowego, siły jądrowe i ich właściwości.

Jądra trwałe i nietrwałe.

Przemiany jądrowe, promieniotwórczość naturalna i sztuczna, kinetyka rozpadów promieniotwórczych.Jcdnosfki.

Oddziaływanie cząstek naładowanych i promieniowania 7 z materią.

Detektor, cząstek jonizujących i kwantów promieniowania y.

Podstawy energetyki jądrowej, reakcja lawinowa, paliwo jądrowe, wpływ promieniowania jądrowego na własności materiałów.

Podział rektorów jądrowych, budowa, zastosowanie.

Transport paliwa jądrowego i składowanie wypalonego paliwa, korzyści oraz szkodliwości wynikające z użytkowania energii jądrowej.

---