Fizyka I (mechanika) dla fizyków

W pierwszej części wykładu przedstawione będą zagadnienia mechaniki klasycznej od kinematyki punktu materialnego, przez Prawa Newtona i zasady zachowania, do Praw Kepplera i mechaniki bryły sztywnej. Druga część wykładu obejmować będzie zagadnienia Szczególnej Teorii Względności.

Celem wykładu jest przedstawienie podstaw mechaniki oraz Szczególnej Teorii Względności. Nacisk kładziony będzie na praktyczne zastosowanie zdobywanej wiedzy. Zagadnienia mechaniki klasycznej omawiane w pierwszej części będą bogato ilustrowane pokazami. Omawianie Szczególnej Teorii Względności ilustrowane będzie przykładami wykorzystania jej narzędzi w fizyce współczesnej.

Program:

1. Przedmiot i metodologia fizyki: pomiary fizyczne, układ jednostek, błędy pomiarowe, modele.

2. Opis ruchu w przestrzeni: układy odniesienia, różne rodzaje ruchu, względność ruchu, transformacja Galileusza, efekt Dopplera.

3. Prawa dynamiki: bezwładność, układ inercjalny, siły i oddziaływania, zasady dynamiki Newtona.

4. Rozwiązywanie równań ruchu: oscylator harmoniczny, wahadło, dynamika ruchu po okręgu, ruch w jednorodnym polu elektrycznym i magnetycznym. Prawa ruchu w układzie nieinercjalnym.

5. Zasada zachowania pędu, zasada zachowania momentu pędu, ruch ciał o zmiennej masie

6. Zasada zachowania energii: energia kinetyczna, siły zachowawcze, energia potencjalna, zderzenia elastyczne

7. Prawo powszechnego ciążenia, prawa Kepplera

8. Bryła sztywna: statyka, opis ruchu, prawa ruchu, moment bezwładności, energia ruchu obrotowego.

9. Prędkość światła, postulaty Einsteina, czasoprzestrzeń i transformacja Lorentza

10. Dylatacja czasu i skrócenie Lorentza, względność równoczesności i przyczynowość, paradoks bliźniąt.

11. Relatywistyczna definicja pędu i energii, zasada zachowania energii.

12. Foton jako cząstka, efekt Comptona, relatywistyczny efekt Dopplera

13. Masa niezmiennicza i układ środka masy, cząstki elementarne, zderzenia relatywistycznych cząstek.

14. Związek magnetyzmu z teorią względności

Wymagania:

Student powinien znać: podstawowe funkcje elementarne i ich wykresy, funkcje trygonometryczne (w pełnym zakresie kątów), układ współrzędnych na płaszczyźnie, wektory (współrzędne wektorów, operacje na wektorach) oraz pojęcie pochodnej (podstawowe własności).

Warunki zaliczenia:

Uzyskanie pozytywnej oceny końcowej z wykładu możliwe jest po pozytywnym zaliczeniu części rachunkowej i zdaniu egzaminu teoretycznego. Zaliczenie części rachunkowej odbywa się na podstawie wyników 2 kolokwiów, punktów uzyskanych na ćwiczeniach (aktywność, kartkówki) i części rachunkowej egzaminu pisemnego. Obecność na ćwiczeniach jest obowiązkowa. Egzamin teoretyczny składa się z testu (w ramach egzaminu pisemnego) i egzaminu ustnego.

Strona internetowa wykładu:

http://www.fuw.edu.pl/~zarnecki/fizyka1/fizyka1.html

Opis sporządził Aleksander Filip Żarnecki, czerwiec 2009.

1. R. Resnick, D. Halliday, Fizyka, tom I

2. H.D. Young, R.A. Freedman, Sears and Zemansky's university physics

3. A. K. Wróblewski, J.A. Zakrzewski, Wstęp do fizyki, tom I

4. Materiały zamieszczane na stronie wykładu.