1. uvod - o fizici - fizika.unios.hrfizika.unios.hr/~dstanic/fizika 1/01.uvod-o_fizici.pdf · 1.1....
Post on 06-Feb-2018
258 Views
Preview:
TRANSCRIPT
1.Uvod
1.1. O fizici
Fizika
- temeljna prirodna znanost
- grč. φνζισ (fizis) = priroda; filozofija prirode
- proučava: - temeljne zakone prirode
- stanja i svojstva materije (tvari i energije) te njihove promjene
- mikrosvijet (molekule, atome, elementarne čestice) i makrosvijet (planete, zvijezde, galaksije, svemir)
- jednostavne i složene sustave
- brze (10-15 s) i spore procese (1017 s)
- najsloženija znanost
Volite li fiziku?
Uloga fizike
- poznavanje prirodnih zakona nužno je za razumijevanje raznih tehničkih problema
- nastava fizike oblikuje znanstveno-materijalistički pogled na svijet
- fizikalni način razmišljanja omogućuje znanstvenoistraživački pristup rješavanju različitih problema u znanosti i tehnici
- tehnološki napredak
1.1. O fizici
Bez razvoja prirodnih znanosti nezamisliv Bez razvoja prirodnih znanosti nezamisliv i budui budu ćći razvoj tehnike i tehnologije !i razvoj tehnike i tehnologije !
1.1. O fizici
fizika
biokemija
biologija
fizikalnakemija
biofizikafizikalna medicina
prirodne znanosti
matematika = jezik prirode- sažet i jasan opis fizikalnih zakona- alat znanosti
EGZAKTNA znanost
• eksperimentalni rezultati su reproducibilni• matematička formulacija teorije
EMPIRIJSKA znanost
• eksperiment je konačna potvrda neke teorije ili zakona• svaka hipoteza se mora potvrditi eksperimentom kako bi postala sastavnim dijelom neke teorije
kemija
ekonofizika
1.1. O fizici podjela fizike
KLASIKLASIČČNA FIZIKANA FIZIKA• mehanika s mehanikom fluida (Newtonova mehanika)• elektromagnetizam• optika (valovi i titranja)• toplina i termodinamika
MODERNA FIZIKAMODERNA FIZIKA• relativistička mehanika (v≈c)• kvantna mehanika (nm)• atomska i molekularna fizika• nuklearna fizika• fizika elementarnih čestica• fizika čvrstog stanja
klasi čnafizika
Kvantna fizika
Duljina / m
c
10-1c 10-14 10-10 1026
Brz
ina
/ c
Relativističkakvantna
mehanika
Relativističkafizika
Fiz
ika
elem
enta
rnih
čes
tica
eksperimentalna i eksperimentalna i teorijska fizikateorijska fizika
5%25%
70%
materija
tvar
- krutine- tekućine- plinovi
energija
- vječna, neuništiva - niti nastaje, niti nestaje- prelazi iz jednog oblika u drugi
prostor
vrijeme
polje
materija tamna materija
tamna energija
1.1. O fizici
1.2. Mjerenje u fizici
Mjerenje je osnova svih prirodnih znanosti!“...Kada ono o čemu govorite možete izmjeriti i izraziti brojevima, tada znate nešto o tome; kada to ne možet e izmjeriti, tada je vaše znanje oskudno i nedovoljno. ..”
William Thomson (lord Kelvin) (1824.-1907.)
Metode fizike
Eksperimentalne metode fizike
Teorijske metode fizike
Promatranje(pasivna metoda)
Eksperiment( aktivna metoda )
Matematičke ili računalne metode koje dovode dofizikalnih zakona, teorema, modela, hipoteza, paradoksa,…
1.3. Fizikalne veli čine i jedinice
Fizikalna veli čina – mjerljivo svojstvo (parametar) fizikalnog stanja, procesa ili tijela, koje omogućuje definiranje fizikalne pojave i njeno opisivanje u matematičkom obliku pomoću odgovarajućih jednadžbi. put, vrijeme, masa, brzina, rad,...
Simboli fizikalnih veličina – prema meñunarodnom dogovoru ISO(International Standard Organisation), IUPAP (International Union for Pure and Applied Physics)
brzina – v –velocity, velocitassila – F – forcerad – W – workvrijeme – t – time, tempus
Fizikalni zakoni – izražavaju se pomoću fizikalnih jednadžbi (formula) koje povezuju fizikalne veličine u tom zakonu.
Mjeriti neku fizikalnu veli činu = odrediti broj koji pokazuje koliko puta ta veličina sadrži u sebi istovrsnu veličinu dogovorno uzetu za mjernu jedinicu.
Svaka fizikalna veli čina izražava se pomoću broj čane vrijednosti i mjerne jedinice :
A A == {A}{A} [A][A]
1.3. Fizikalne veli čine i jedinice
fizikalna veličina brojčana
vrijednost (iznos)
mjerna jedinica
METROLOGIJA – mjeriteljska znanost i tehnika
- uskladiti i pronaći najpogodnije mjerne jedinice i oznake, te uvesti jedinstveni meñunarodni sustav jedinica u sve grane znanosti i tehnike
Podjela fizikalnih veličina:
1) skalarne fizikalne veli čine(ρ- gustoća, V-volumen, T-temperatura, m-masa, t-vrijeme, f-frekvencija,...)
2) vektorske fizikalne veli čine(brzina, ubrzanje, sila, moment sile,...)
1.3. Fizikalne veli čine i jedinice
1.4. Meñunarodni sustav jedinica (SI)
Prihvaćen na 11. zasjedanju Generalne konferencije za utege i mjere (listopad, 1960.god.);Kod nas obvezatan!
(Zakon o mjernim jedinicama i mjerilima, NN 58/1993.)
-- 7 7 osnovnih mjernih jedinica Me ñunarodnog sustavaosnovnih mjernih jedinica Me ñunarodnog sustavaiz kojih se matematičkim operacijama izvode sve ostale jedinice
molmolnmnožina (količina) tvari
cdkandelaIjakost svjetlosti
AamperIelektrična struja
KkelvinTtermodinamička temperatura
ssekundatvrijeme
kgkilogrammmasa
mmetarlduljina
ZnakMjerna jedinicaZnakFizikalna veli čina
Osnovne fizikalne veličine i mjerne jedinice:
1.4. Meñunarodni sustav jedinica (SI)
Definicije sedam osnovnih SI mjernih jedinica:Definicije sedam osnovnih SI mjernih jedinica:
1.1. Metar (m)Metar (m) – Metar je duljina puta koji u vakuumu prijeñe svjetlost u vremenskom odsječku od 299 792 458-og dijela sekunde.
Mjerenje standarda duljine helij-neon laserom.(NIST- National Institute of Standards and Technology)
Točnost mjerenja: 10-10 m
1.4. Meñunarodni sustav jedinica (SI)
Definicije sedam osnovnih SI mjernih jedinica:Definicije sedam osnovnih SI mjernih jedinica:
2.2. Kilogram (kg)Kilogram (kg) – Kilogram je jedinica mase ; ona je jednaka masi meñunarodne pramjere kilograma
Meñunarodna pramjera kilograma je jedini preostali artefakt koji se upotrebljava za definiranje neke osnovne jedinice SI-sustava.
Etalon 1 kg ( 90% platina, 10% iridij ) u BIPM u Sevresu
3.3. Sekunda ( s )Sekunda ( s ) – je trajanje 9 192 631 770 perioda zračenja koje odgovara prijelazu dviju hiperfinih razina osnovnog stanja atoma 133Cs.
Cezijev sat za mjerenje vremena (NIST- National Institute of Standards and Technology)Točnost mjerenja: 3 10-6 s u godini
1.4. Meñunarodni sustav jedinica (SI)
Definicije sedam osnovnih SI mjernih jedinica:Definicije sedam osnovnih SI mjernih jedinica:
4.4. Amper ( A )Amper ( A ) – je stalna struja koja bi kad bi se održavala u dva ravna usporedna vodiča neizmjerne duljine i zanemariva kružnpog poprečnog presjeka postavljena u vakuumu na meñusobnoj udaljenosti od 1 m proizvodila izmeñu tih vodiča silu jednaku 2x10-7 njutna po metru duljine.
5. Kelvin ( K ) – je termodinamička temperatura koja je jednaka 1/273.16 dijelu termodinamičke temperature trojne točke vode.
6. Kandela ( cd ) – je svjetlosna jakost izvora koji u odreñenom smjeru zrači jednobojno zračenje frekvencije 540x1012 herca i koji ima jakost zračenja u tom smjeru od 1/683 vata po steradijanu.
7. Mol ( mol ) – je količina tvari u sustavu koji sadržava onoliko elementarnih jedinki koliko ima atoma u 0.012 kilograma ugljika C12.
Kada se upotrebljava mol, moraju se navesti elementarne jedinke, a to mogu biti atomi, molekule, ioni, elektroni, druge čestice ili pojedinačno naveden skupine takvih čestica
1.4. Meñunarodni sustav jedinica (SI)
Definicije sedam osnovnih SI mjernih jedinica:Definicije sedam osnovnih SI mjernih jedinica:
Dodatne jediniceDodatne jedinice
Radijan ( rad ) – kut izmeñu dva polumjera koji na kružnici isijecaju luk duljine jednake polumjeru.
Steradijan ( sr ) – prostorni kut stošca s vrhom u središtu kugle koji na plohi kugle omeñuje površinu jednaku površini kvadrata čija je stranica jednaka polumjeru kugle.
1.4. Meñunarodni sustav jedinica (SI)
Definicije sedam osnovnih SI mjernih jedinica:Definicije sedam osnovnih SI mjernih jedinica:
1.4. Meñunarodni sustav jedinica (SI)
IzvedeneIzvedene fifi zikalne velizikalne veli ččine i mjerne jediniceine i mjerne jedinice
J/s = m2 kg s-3Wvatsnaga
Nm = m2 kg s-2Jdžulenergija, rad, količina topline
N/m2 = m-1 kg s-2Papaskaltlak, naprezanje
m kg s.-2Nnjutnsila
s-1Hzhercfrekvencija
Izražena pomo ću drugih jedinica
ZnakMjerna jedinicaIzvedena veli čina
1.4. Meñunarodni sustav jedinica (SI)
Predmetci (prefiksi)Predmetci (prefiksi) fifi zikalnih velizikalnih veli ččinaina
yjokto10-24Yjota1024
zzepto10-21Zzeta1021
aato10-18Eeksa1018
ffemto10-15Ppeta1015
ppiko10-12Ttera1012
nnano10-9Ggiga109
mmikro10-6Mmega106
mmili10-3kkilo103
ccenti10-2hhekto102
ddeci10-1dadeka101
znaknazivfaktorznakNazivFaktor
Veličine fizikalnih objekata
1.5. Vektorski ra čun
1.5. Vektorski ra čun
- skalar je veličina odreñena iznosom i mjernom jedinicom (m = 5 kg, T = 300 K, t = 1 s)
-vektor (usmjerena dužina) je veličina odreñena:- pravcem na kojem leži- smjerom- iznosom (intenzitet, modul, apsolutna vrijednost)
= duljina vektora (udaljenost od hvatišta do vrha)
- oznaka:
- translacija ne mijenja vektor
, , ,r v a F� � � ��
v�
A
B
AB����
p
b�
b�
b�
1.5. Vektorski ra čun
Zbrajanje vektora
a b c+ =� � �
a�
b�
a�
b�
c�
a�
b�
c�
d��
R��
R a b c d= + + +�� � � � ��vektorski poligon
a�
b� c a b= +
� � �
metoda paralelograma
2 2 2 cosc a b ab ϕ= + +
ϕ ϑ
2 2 2
co s2
a c b
a cϑ + −=
1.5. Vektorski ra čun
Oduzimanje vektora → zbrajanje
( )c a b a b= − = + −� � � � �
a�
b�
b−�
( )a b+ −� �
a b−� �
1.5. Vektorski ra čun
Skalarni produkt vektora
cos ( , )a b a b a b
a b b a
⋅ = ⋅ ⋅
⋅ = ⋅
� �� �∡
� �� �
1.5. Vektorski ra čun
Vektorski produkt
( )( ) 0sin ,
( ) ( )
( ) ( )
c a b a b a b c
a b b a
a b c a b c
a c b a c b
= × = ⋅ ⋅ ⋅
× = − ×
× × = × × =
= − × × = − × ×
� �� � � �∡
� �� �
� �� � � �
� �� � � �
pravilo desnog vijka
1.5. Vektorski ra čun
Vektorski produkt
1.5. Vektorski ra čun
ˆˆ ˆ
1
0
x y z
x x y y z z
a a i a j a k
a b a b a b a b
i i j j k k
i j j k i k
= + +
⋅ = + +
⋅ = ⋅ = ⋅ =
⋅ = ⋅ = ⋅ =
�
��
� �� � � �
� �� � � �
ˆˆ ˆˆ ˆ ˆ
x y z x y z
x y z x y z
x y z i j k
a b a a a a a a
b b b b b b
× = =��
Kartezijev pravokutni koordinatni sustav
( ) ( ) ( )y z z y z x x z x y y xa b a b a b i a b a b j a b a b k× = − + − + −� � ���
1.5. Vektorski ra čun
Primjeri:1. Vektori i zatvaraju kut 60°. Koliki je a
�b�
ia b a b⋅ ×� � � �
ako je 3 i 5 ?a b= =� �
2. Zadana su dva vektora 3 2 i 5 2a i j k b i j k= + + = − +� � � � � � � �
Odredite , , , .a b a b a b a b+ − ⋅ ×� � � � � � � �
Koliki je vektor tako da jec�
0?a b c× × =� � �
2. Zadana su tri vektora: 2 , 3 2 , 4 .a i j k b i j k c i j k= − + + = − − = + +� � � � � � � � � � � �
Izračunajte:a)
b)
c) Pokažite da vrijedi:
( ) ( )a b c i a b c× × × ×� � � � � �
( ) ( )a b c i a b c⋅ × × ⋅� � � � � �
( ) ( ) ( ) .a b c a c b a b c× × = ⋅ − ⋅� � � � � � � � �
top related