Fizyka Prowadzcy Dr hab Piotr Suffczyski Zakad Fizyki

Fizyka Prowadzący: Dr hab. Piotr Suffczyński Zakład Fizyki Biomedycznej Instytut Fizyki Doświadczalnej Wydział Fizyki, UW Mgr. Konrad Kwaśkiewicz Zakład Fizyki Biomedycznej Instytut Fizyki Doświadczalnej Wydział Fizyki, UW

Kryteria oceniania Kolokwium po zakończeniu każdego działu (30 min na wykładzie). Kolokwium po I semestrze (90 min na wykładzie). Egzamin pisemny i ustny z całości (I i II semestru) w egzaminacyjnej sesji letniej. Literatura: 1. D. Halliday, R. Resnick, Podstawy Fizyki T. 1 -5 2. P. G. Hewitt, Fizyka wokół nas. Uwaga: Metody matematyczne służące opisowi zjawisk fizycznych będą utrzymane na poziomie elementarnym.

Materiały z wykładu

www. vegebox. pl Żywność ekologiczna

Czy można zmienić świat? "Wszyscy wiedzą, że czegoś nie da się zrobić, aż przychodzi ktoś, kto tego nie wie, i on właśnie to robi. . . " A. Einstein Ziemniaczane baterie Naukowcy z Uniwersytetu w Jerozolimie opracowali technologię w której ugotowany ziemniak, wraz z elektrodami wykonanymi z miedzi oraz cynku (ogniwo galwaniczne), umożliwia uzyskanie określonej dawki energii przez dni, a nawet tygodnie. „Ziemniaczana energia” jest 5 -50 razy tańsza i “czystsza” od tradycyjnej. Możliwe zastosowania to oświetlenie (przy wykorzystaniu energooszczędnych technologii, takich jak diody LED) oraz w telekomunikacji i transferze informacji. Nowe źródło zielonej energii może znacząco poprawić jakość życia 1. 6 miliardowi ludzi. Ziemniak jest warzywem numer jeden na świecie (325 milionów ton w 2007 roku).

Jak działa bateria? -Baterie składają się z ogniw elektrochemicznych -Ogniwo elektrochemiczne nazywane jest ogniwem galwanicznym lub ogniwem Volty. -Ogniwo elektrochemiczne zamienia energie chemiczną na energię elektryczną.

Jak działa bateria cd? -Ogniwo elektrochemiczne składa się dwóch elektrod zanurzonych w elektrolitach (półogniwa). -Na elektrodzie cynkowej zachodzi utleniania (oddawanie elektronów) jej materiału do kationów Zn 2+, które przechodzą do roztworu Zn. SO 4. -Na elektrodzie miedzianej zachodzi reakcja redukcji (przyjmowania elektronów) poprzez aniony Cu 2+ plywające w roztworze Cu. SO 4. -Rozdzielenie tych reakcji pozwala na przepływ prądu elektrycznego w obwodzie pomiędzy elektrodami. -Przepływ jonów SO 42 - w elektrolicie zapewnia ‘obieg zamknięty’. http: //www. howstuffworks. com/battery. htm

Pomiar -Fizyka opiera się na pomiarach -Przykładowe wielkości fizyczne: długość, czas, temperatura -Każdą wielkość fizyczną mierzymy w jej jednostkach, porównując mierzoną wielkość z wzorcem. -Jednostka to nazwa miary danej wielkości np. jednostką długości jest metr. -Wzorzec zawiera dokładnie jedną jednostkę -Jak wybrać wzorzec? -Czy musimy ustalić wzorce dla wszystkich wielkości fizycznych?

Międzynarodowy Układ Jednostek Układ SI: Nazwa Jednostka Wielkość fizyczna metr m długość kilogram kg masa sekunda s czas amper A natężenie prądu elektrycznego kelwin K temperatura kandela cd natężenie światła, światłość mol liczność materii

Jednostki pochodne układu SI Za pomocą jednostek podstawowych definiujemy jednostki pochodne SI. Np. : Wielkość Nazwa Oznaczenie W jednostkach podstawowych siła niuton N kg·m·s-2 ciśnienie paskal Pa kg·m-1·s-2 energia, praca dżul J kg·m 2·s-2 moc wat W kg·m 2·s-3

Przedrostki układu SI Czynnik Przedrostek Symbol 1024 jotta Y 1021 zetta Z 1018 exa E 1015 peta P 1012 tera T 109 giga G 106 mega M 103 kilo k 102 hekto h 101 deka da 10– 1 deci d 10– 2 centi c 10– 3 milli m 10– 6 micro µ 10– 9 nano n 10– 12 pico p Innym, wygodnym sposobem zapisu jest zastosowanie przedrostków: 10– 15 femto f 10– 18 atto a 10– 21 zepto z Np. 1000 g = 1*103 g = 1 kg 10– 24 jokto y Do zapisu wielkości bardzo dużych i małych stosujemy zapis w postaci liczba z przedziału 0 -10 i odpowiednia potęga 10. Np. Odległość Ziemia – Słońce (średnia): 150 000000 m = 1. 5 * 1011 m (1 j. a. – jednostka astronomiczna)

Długość

Długość System metryczny powstał w Republice Francuskiej w 1792 r. Podstawową jednostką nowego systemu był metr. Definicje metra: 1795 - 1*10 -7 odległości od bieguna płn do równika. 1889 - odległość pomiędzy dwiema rysami na pręcie z platyny i irydu. 1960 - długość równa 1 650 763, 73 długości fali promieniowania w próżni odpowiadającego przejściu między poziomami 2 p 10 a 5 d 5 atomu 86 Kr (kryptonu 86).

Definicja metra 1983 - Metr jest to odległość, jaką pokonuje światło w próżni w czasie 1/299 792 458 s. Przedział czasu został tak ustalony, by prędkość światła c była równa dokładnie: c = 299 792 458 m/s

Czas Co to jest czas? Słownik języka polskiego: czas- nieprzerwany ciąg chwil czas fizyczny - czas mierzony jakimkolwiek zjawiskiem periodycznym, zwykle obrotem Ziemi dookoła osi. Nie ważne, jak zdefiniujemy czas, ważne jak go mierzymy. Wzorcem czasu może być dowolne zjawisko periodyczne.

Wzorce czasu Okres obrotu Ziemi Zegary wahadłowe Zegary kwarcowe Zegary atomowe Definicja sekundy (1967): Sekunda jest to czas równy 9 192 631 770 okresom promieniowania odpowiadającego przejściu między dwoma poziomami F = 3 i F = 4 struktury nadsubtelnej stanu podstawowego 2 S 1/2 atomu cezu 133 Cs (powyższa definicja odnosi się do atomu cezu w spoczynku w temperaturze 0 K).

Zegary atomowe Dokładność zegarów atomowych obecnie sięga 10 -11 s/dzień ~ 1 s na 3*108 lat i cały czas rośnie. (Wiek Wszechświata 13. 7 mld lat = 13. 7*109 lat) Zegar cezowy - wnętrze Miniaturowy zegar cezowy: średnica 1. 5 mm, wysokość 4 mm

GPS Segment satelitarny GPS składa się z 24 satelitów. Na pokładzie każdego satelity znajdują się 4 zegary atomowe — 2 cezowe i 2 rubidowe. Satelity emitują elektromagnetyczne sygnały, które wykorzystują odbiorniki naziemne do wyznaczania położenia na powierzchni Ziemi. 1. Satelity wysyłają położenia oraz czasy wysłania sygnału. 2. Odbiornik GPS wyznacza odległość od satelity ze wzoru: ODLEGŁOŚĆ=PRĘDKOŚĆ x CZAS 2. Położenie obiektu jest wyznaczane na podstawie znajomości jego odległości od 4 satelitów - przecięcie 4 sfer (czterolateracja). 3. Czynnikiem decydującym o dokładności jest pomiar czasu.

TAI, UCT, UT 1 TAI – International Atomic Time. Czas atomowy mierzony przez ok. 200 zegarow cezowych, usrednionych w celu otrzymania wiekszej stabilnosci UCT – Coordinated Universal Time. Standard czasu oparty na TAI, wykorzystywany w zastosowaniach cywilnych. UT 1 – Universal Time. Czas ‘Sloneczny’ zwiazany z obrotem Ziemi. Jest on mierzony na podstawie obserwacji odleglych kwazarow.

Sekunda przestępna -Sekunda obrana za wzorzec w zegarze atomowym (sekunda SI) jest krótsza od sekundy czasu słonecznego. - Obroty Ziemi sa nieregularne oraz wykazuja systematyczne spowolnienie. - Powoduje to koniecznosc synchronizacji czasu UT 1 z czasem UCT. Synchronizacja odbywa sie poprzez dodawanie sekundy przestepnej do czasu UCT.

Masa Wzorcem masy w układzie SI jest walec z platyny i irydu, przechowywany w Międzynarodowym Biurze Miar i Wag pod Paryżem. Jego kopie znajdują się w laboratoriach wzorców w innych krajach. Do porównywania mas atomów stosuje się inny wzorzec masy - atomową jednostka masy: u. Atom węgla C-12 ma 12 u. 1 u = 1. 6605402*10 -27 kg

Potęgi 10