Transcript FIZIKA 1 I. Predavanja iz fizike (4 sata tjedno) & auditorne vježbe (1 sat tjedno) II.

FIZIKA 1
I.
Predavanja iz fizike (4 sata tjedno)
&
auditorne vježbe (1 sat tjedno)
II. Fizički praktikum
(Laboratorijske vježbe 1 sat tjedno)
PREDAVANJA iz FIZIKE
 Temelje se na stvarnim pokusima (eksperimentalna metoda na
predavanjima) i višoj matematičkoj analizi, pogotovo za moderne tehničke
fakultete.
 Studij fizike ima tako nužno egzaktni karakter, koji se ne može
nadomjestiti samoučenjem!
LITERATURA:
1. T. Petković, FIZIKA 1  PREDAVANJA IZ MEHANIKE i MEHANIKE
TEKUĆINA, Skripta  popravljeno izdanje, ak. god. 2014./2015., FER, Zagreb 2014.
2. T. Petković, UVOD U ZNANOST O TOPLINI I TERMODINAMICI,
Element, Zagreb, 1997.
POJAM I RAZVOJ FIZIKE
FIZIKA (grčki φύσις = fýsis  PRIRODA)
je izvorno proučavala sve prirodne pojave.
• Fizika istražuje neživu Prirodu (materiju).
• Pod materijom temeljno poimamo tvar ili masu (čestice s masom
mirovanja, odnosno tijela i sitna tijela s masom m) i energiju (polja,
čestice koje prenose sile ili djelovanja).
Discipline klasične fizike su: MEHANIKA (Gibanje) S MEHANIKOM
TEKUĆINA, TERMODINAMIKA (Toplina), OPTIKA (Svjetlo),
AKUSTIKA (Zvuk), ZNANOST O ELEKTRICITETU I
ELEKTROMAGNETIZAM (2. polovica 19. stoljeća).
•
U 20. i 21. stoljeću razvija se moderna fizika koja obuhvaća teoriju
relativnosti, kvantnu mehaniku, nuklearnu fiziku i fiziku
elementarnih čestica, kvantnu gravitaciju.
METODE FIZIKE
1. Eksperimentalne metode fizike
Promatranje je pasivna metoda: Opažač (fizičar) čeka da se prirodna pojava dogodi, na
primjer promatranja u astronomiji, Newtonova jabuka,… itd., do suvremenih
podzemnih pokusa opažanja neutrina.
Temelj eksperimentalne metode jest znanstveni pokus!
U traganjima za odgovorima na najdublja (najteža) pitanja, fizika gradi velike
akceleratore, podzemne laboratorije ili satelite (LHC  CERN, Superkamiokande,
satelit Planck). LHC je “najveća svjetiljka” u povijesti (osvjetljava 1018 m) HEP-a .
2. Teorijske metode fizike
Temelj teorijskih metoda jest matematika (Newton)!
Teorijske metode su matematičke ili računalne metode (tehnološka percepcija i
obrada podataka, simulacija) koje dovode do fizičkih zakona, teorija, modela,
hipoteza, raznih paradoksa, …, sve do misaonih eksperimenata.
Zakoni fizike se moraju provjeravati eksperimentalno!
FIZIKALNE VELIČINE, MJERE I MJERENJA
•
Temeljna jednadžba mjerenja ima oblik:
A = A  A
A - vrijednost fizikalne veličine,
A - mjerni broj,
A - mjerna jedinica.
Fizikalna veličina jest umnožak mjernog broja i mjerne jedinice. Fizikalne
veličine su imenovani brojevi!
•
Primjer elektrona: Masa elektrona u vrhunskoj točnosti iznosi 9,1093897 x 10–31 kg. Kao
fizikalnu veličinu koja ima mjerni broj i mjernu jedinicu, valja je napisati u obliku:
m0 = 9,1094·10–31 kg
m0 = 9,1094·10–31 – mjerni broj,
m0 = kg – mjera ili mjerna jedinica
Kilogram
Kilogram je mjera za masu m = kg!
U sklopu Metarske konvencije 1875. godine napravljene su
kopije od slitine 90 % platine i 10 % iridija. Na prvoj CGPM
1889. zaključeno je da se jedna od tih kopija pohrani u BIPM
u Sèvresu kraj Pariza i definira kao međunarodni etalon
kilograma. Ta definicija se do dana današnjeg nije
promijenila:
1 kg jest masa međunarodnog
prototipa kilograma od 90 % Pt i 10 % Ir
što se čuva u BIPM u Sèvresu kod Pariza.
Definicija:
Slika lijevo: pariški kilogram (1875, Pariz).
CIPM – ova redefinicija “kg” u okviru projekta AVOGADRO: definicija
pomoću NA i mase m silicijeve sfere (slika desno)
Novi etalon kilograma – SILICIJSKA KUGLA (Silicon sphere) ?
• Masa 1 kg, promjer = 93,6 mm
(monokristalna silicijeva kugla)
• Relativna mjerna nesigurnost: 108
• Metoda umjeravanja:
interferometrija kugle
Fizeauovim interferometrom.
PTB (Physikalisch-Technische
Bundesanstalt, Braunschweig:
www.ptb.de)
Međunarodni metrološki instituti žele
definirati novu jedinicu za masu 
novi kilogram, na temelju atomskih
masa: silicija 28Si (ili bizmuta 209Bi).
Točnost (preciznost) ovisi o točnome
određivanju Avogadrovog broja NA.
Razvoj i umjeravanje novog etalona se
temelji na gustoći i konstantama
kristalne rešetke obogaćenog kristala
silicija 28Si (ili bizmuta 209Bi).
Metar
Metar je mjera za duljinu  = m!
Na 17. zasjedanju CGPM 1983. godine uvedena je nova definicija metra
preko brzine svjetlosti c kao temeljne prirodne konstante koja istu
vrijednost ima u svim sustavima (Einsteinov postulat iz 1905.).
1 m jest udaljenost koju svjetlost prijeđe
u vakuumu za vrijeme od jednog 299 792 458 –
og dijela sekunde.
Definicija:
Brzina svjetlost c u vakuumu je, per definitionem, točna – bez mjerne
nesigurnosti:
c = 299 792 458 m/s
Sekunda
•
Na XIII zasjedanju CGPM 1967. godine, sekunda je definirana pomoću Cezijevog
atomskog sata:
4
F
3
Definicija: 1
n = 9 192 631 770 Hz
1
1
v=
T = sekundi
T
v
sekunda jest trajanje 9 192 631 770 perioda
zračenja koje nastaje iz hiperfinog atomskog prijelaza u
atomu 13355Cs (atomski sat).
Dodatak:
Što je vrijeme?
•
•
•
R.P. Feynmanov pristup: “Time is
what happens when nothing else
does.”
Sir Isaac Newtonov pristup
(Principia): “Apsolutno, istinsko i
matematičko vrijeme, po sebi i iz
svoje vlastite naravi, teče jednoliko
bez odnosa spram bilo čega
izvanjskoga, a drugim se imenom
zove trajanje.”
V. Lopašićev pristup:
Vrijeme/trajanje motrimo i mjerimo
točnim periodičkim gibanjima. Na
primjer, u gibanju metronoma –
“muzičkog” fizičkog njihala!