ΦΥΣΙΚΗ Ζαχαριάδου Κατερίνα zacharia@teipir.gr Γραφείο Β250 Εργαστήριο Αιθουσα Β219 .

Ιστοσελίδα μαθήματος http://e-physics.teipir.gr/HN/physics1.htm

Βιβλιογραφία [1] ΖΗΣΟΣ A ., Φυσική Ι, Σύγχρονη Εκδοτική, Αθήνα 2006 [2] ΚΑΡΑΓΙΑΝΝΗ ΜΑΡΙΝΑ «Σημειώσεις Κυματικής-Οπτικής με στοιχεία Σύγχρονης Φυσικής για τους φοιτητές του τμήματος Ηλεκτρονικής» [3] SERWAY, Physics for scientists and engineers [4] YOUNG H.D., University Physics, Berkeley Physics Course [5] HALLIDAY-RESNICK, Επιστημονικές & Τεχνικές Εκδόσεις Πνευματικού [6] ΖΑΧΑΡΙΑΔΟΥ Α. , ΣΚΟΥΝΤΖΟΣ Α., Φυσική της ροής,-Οπτική, Σύγχρονη Εκδοτική, Αθήνα 2011

Human existence depends upon compassion and knowledge Knowledge without compassion is inhuman; compassion without knowledge is ineffective." During World War II he was Group Leader of the Theoretical Division of the Manhattan Project at Los Alamos and later campaigned against the proliferation of nuclear weapons V.F Weisskopf, Science 176, 138(1972) All parts and all aspects of science belong together. Science cannot develop unless it is pursued for the sake of pure knowledge and insight. It will not survive unless it is used intensely and wisely for the betterment of humanity and not as an instrument of domination by one group over another.

ΦΥΣΙΚΗ

Κινηματική (ταχύτητα και επιτάχυνση-εφαρμογές στην ευθύγραμμη και κυκλική κίνηση) Δυναμική του υλικού σημείου (νόμοι του Νεύτωνα-δυνάμεις τριβής- ελαστικές δυνάμεις) Νόμοι Διατήρησης (κινητική ενέργεια, έργο, ισχύς, διατήρηση ορμής και μηχανικής ενέργειας) Ηλεκτρικό Πεδίο (νόμος Coulomb, ένταση ηλεκτρικού πεδίου, νόμος Gauss, δυναμικό, κίνηση σε ηλεκτροστατικό πεδίο ) Μαγνητικό Πεδίο (δύναμη Laplace, νόμος Biot-Savart, δυνάμεις μεταξύ ρευματοφόρων αγωγών, νόμος Ampere, κίνηση σε ηλεκτρομαγνητικό πεδίο και εφαρμογές: επιλογέας ταχυτήτων, φασματογράφος μάζας , φαινόμενο Hall) Ταλαντώσεις (ταλάντωση και αρμονική κίνηση, μηχανικές ταλαντώσεις, ταλαντούμενα ηλεκτρικά κυκλώματα) Οπτική (ανάκλαση, διάθλαση, συμβολή, περίθλαση) Κύματα (διαφορική εξίσωση, ιδιότητες, ηλεκτρομαγνητικά κύματα) Στοιχεία Ατομικής και Πυρηνικής Φυσικής (άτομο, πυρήνας, ραδιενέργεια, αλληλεπιδραση ακτινοβολίας με την υλη)

Εργαστήριο Φυσικής ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ- ΘΕΩΡΙΑ ΘΕΩΡΗΤΙΚΑ ΠΕΙΡΑΜΑ ΘΕΩΡΗΤΙΚΑ ΜΟΝΤΕΛΑ Ικανότητα πρόβλεψης

Πρόσφατο παράδειγμα LHC: ο ταχύτερος και ισχυρότερος επιταχυντής Θεωρητικό Μοντέλο : Σωματίδιο Higgs Πείραμα: Μεγάλος Αδρονικός Συγκρουστήρας LHC Large Hadron Collider LHC: ο ταχύτερος και ισχυρότερος επιταχυντής στο υπέδαφος των συνόρων Γαλλίας-Ελβετίας (50- 150m) Περίμετρος: 27 km

p

2500 επιστήμονες 183 ερευνητικά κέντρα 38 χώρες Πειραματική ομάδα 2500 επιστήμονες 183 ερευνητικά κέντρα 38 χώρες CMS

Επεξεργασία μετρήσεων

Εργαστήριο Φυσικής μέτρηση φυσικών μεγεθών επεξεργασία μετρήσεων εξαγωγή συμπερασμάτων Μέθοδος εξαγωγής συμπερασμάτων με χρήση την κλίση της ευθείας ελαχίστων τετραγώνων που περιγράφει τη σχέση που συνδέει δύο φυσικά μεγέθη

Εργαστήριο Φυσικής Παράδειγμα μεθόδου υπολογισμού μιας ποσότητας (αντίσταση) από την κλίση της ευθείας που περνά από τα πειραματικά σημεία Tάση (V) Eνταση (Α) 1 0.1 2 0.2 2.4 0.25 3.5 0.33 5 0.55 6 0.61 6.5 0.7

1η διάλεξη Συστήματα μονάδων-μετατροπές μονάδων. Ορισμοί φυσικών μεγεθών. Συστήματα αναφοράς. Διανυσματικός λογισμός. Ρυθμός μεταβολής φυσικών μεγεθών

Συστήματα Μονάδων Μετατροπές μονάδων Μέγεθος Mονάδα Θεμελιώδες Μάζα Χιλιόγραμμο (kg) Μήκος Μέτρο (m) Χρόνος Δευτερόλεπτο(s) Ενταση ηλεκτρικού ρεύματος Αμπέρ (Α) Απόλυτη θερμοκρασία Κέλβιν (K) Ποσότητα ουσίας Μολ (mol) Ενταση φωτεινότητας Καντέλα(Κηρίο) (cd) συμπληρωματικό Επίπεδη γωνία Ακτίνιο (rad) Στερεά γωνία Στερακτίνιο(sr)

deci d δεκατο 10-1 δέκατο centi c εκατοστο 10-2 εκατοστό milli m χιλιοστο 10-3 χιλιοστό micro μ μικρο 10-6 εκατομμυριοστό nano n νανο 10-9 δισεκατομμυριοστό pico p πικο 10-12 τρισεκατομμυριοστό fempto f φεμτο 10-15 τετράκις εκατομμυριοστό atto a αττο 10-18 πεντάκις εκατομμυριοστό zepto z ζεπτο 10-21 εξάκις εκατομμυριοστό yocto y γιοκτο 10-24 επτάκις εκατομμυριοστό

exa E εξα 1018 πεντάκις εκατομμυριάδα peta P πετα 1015 τετράκις εκατομμυριάδα tera T τερα 1012 τρισεκατομμυριάδα giga G γιγα 109 δισεκατομμυριάδα mega M μεγα 106 εκατομμυριάδα kilo k χιλιο 103 χιλιάδα hecto h εκατο 102 εκατοντάδα deca da δεκα 101 δεκάδα – - 100 = 1 μονάδα

Έκφραση γινομένου ή πηλίκου Ιδιαίτερος συμβολισμός Φυσικό μέγεθος Έκφραση γινομένου ή πηλίκου Παράγωγη μονάδα Ιδιαίτερος συμβολισμός Όνομα της μονάδας Επιφάνεια μήκος2 m2 - τετραγωνικό μέτρο Όγκος μήκος3 dm3 l (liter) λίτρο, κυβική παλάμη, κυβικό δεκατόμετρο Ταχύτητα Μήκος/Χρόνος m/s μέτρο ανά δευτερόλεπτο Επιτάχυνση Μήκος/Χρόνος2 m/s2 μέτρο ανά δευτερόλεπτο στο τετράγωνο Δύναμη Μάζα×Επιτάχυνση kg×m/s2 N (Newton) νιούτον Πίεση - τάση Δύναμη/Επιφάνεια Ν/m2 Pa (Pascal) πασκάλ Ροπή Δύναμη×Μήκος N×m νιούτον επί μέτρο, νιουτόμετρο Πυκνότητα Μάζα/Όγκος kg/m3 χιλιόγραμμο ανά κυβικό μέτρο Ειδικό βάρος Δύναμη/Όγκος N/m3 νιούτον ανά κυβικό μέτρο Έργο - Ενέργεια J (Joule) τζάουλ Ισχύς Έργο/Χρόνος J/s W (Watt) βατ

Διαστάσεις φυσικών μεγεθών Τα φυσικά μεγέθη προκύπτουν από συνδυασμό των θεμελιωδών μεγεθών μέσω αριθμητικών τύπων Πχ. Ταχύτητα (u) Οι εκθέτες των θεμελιωδών μεγεθών ονομάζονται διαστάσεις Σε κάθε τύπο οι διαστάσεις πρέπει να είναι ίδιες και στα δύο μέλη =κριτήριο για το αν ο τύπος είναι σωστός ή όχι

Παραδείγματα Είναι διαστατικά σωστή Δείξτε ότι η σχέση Δείξτε ότι η σχέση Η μετατόπιση χ σωματιδίου που κινείται πάνω στον άξονα ΟΧ με σταθερή επιτάχυνση α δίδεται από τη σχέση: Όπου l σταθερά χωρίς διαστάσεις. Να υπολογιστούν οι τιμές των μ και ν

Γωνίες Επίπεδη γωνία Στερεά γωνία Α R S θ Eστω κύκλος με ΄κέντρο το σημείο τομής των δύο ευθειών και ακτίνα R Β Moνάδα μέτρησης: rad (ακτίνιο) Στερεά γωνία Eστω σφαίρα με κέντρο το σημείο τομής των δύο ευθειών και ακτίνα R R Α Moνάδα μέτρησης: sterad (στερακτίνιο) Στερεά γωνία ορίζεται ως το πηλίκο του εμβαδού που σχηματίζεται από τις δύο ευθείες πάνω στην επιφάνεια της σφαίρας προς το τετράγωνο της ακτίνας Ένα στερακτίνιο=με τη στερεά γωνία που κόβει σε σφαίρα ακτίνας R επιφάνεια εμβαδού =R2

Μαθηματικά Εργαλεία Διανύσματα Παράγωγοι Ολοκληρώματα

Διανύσματα Μαθηματικά αντικείμενα τα οποία περιγράφουν φυσικά μεγέθη(δυναμη, επιτάχυνση, ταχύτητα Μέτρο : Β Μοναδιαίο διάνυσμα Α

Συστήματα αναφοράς y y y Οπου : x

Διανύσματα Πράξεις διανυσμάτων Αφαίρεση διανυσμάτων Πρόσθεση διανυσμάτων Αφαίρεση διανυσμάτων Γινόμενο διανυσμάτων Εσωτερικό γινόμενο διανυσμάτων Εξωτερικό γινόμενο διανυσμάτων a Εσωτερικό γινόμενο φ c c a Εξωτερικό γινόμενο φ b

Εσωτερικό γινόμενο διανυσμάτων Βαθμωτό μέγεθος Πότε το εσωτερικό γινόμενο μηδενίζεται:=? Ισούται με μηδέν ή Όταν η γωνία είναι 90 ή 270 μοίρες δηλάδή όταν τα διανύσματα είναι κάθετα μεταξύ τους Εφαρμογές: Έργο που παράγεται από μια δύναμη Εύρεση της γωνίας μεταξύ δύο διανυσμάτων

Εξωτερικό γινόμενο διανυσμάτων Είναι ΔΙΑΝΥΣΜΑ που έχει διεύθυνση κάθετη στο επίπεδο που ορίζουν τα διανύσματα και μέτρο Α φ Β Πότε είναι μηδέν ? ή Ιδιότητες:

Δίδονται τα διανύσματα Α(0,-2), Β(4,2), C(4,-2) Τρεις δυνάμεις ασκούνται στο σημείο Ο(0,0). Να υπολογίσετε την συνισταμένη δύναμη . Υπόδειξη: εκφραστε όλες τις δυνάμεις ως άθροισμα μοναδιαίων διανυσμάτων ````````````````````````` Β ο C Α

ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ u ταχύτητα α Κλίση της συνάρτησης t χρόνος Επιτάχυνση α u Ευθύγραμμα ομαλά επιταχυνόμενη κίνηση χωρίς αρχική ταχύτητα u ταχύτητα α Κλίση της συνάρτησης t χρόνος Επιτάχυνση α u ταχύτητα α u0 β Κλίση : α Τομή με τον άξονα Y : β χρόνος t