1.Въведение Предмет и основни дялове на физиката ФИЗИКА НАУКА ЗА НАЙ-ОБЩИТЕ И НАЙ-ПРОСТИ ФОРМИ НА СЪЩЕСТВУВАНЕ НА МАТЕРИЯТА (ВЕЩЕСТВО И ПОЛЕ), КОИТО ВЛИЗАТ В СЪСТАВА НА ВСИЧКИ СЛОЖНИ МАТЕРИАЛНИ СИСТЕМИ, ЗА ВЗАИМОДЕЙСТВИЕТО НА ТЕЗИ ФОРМИ И ЗА ТЯХНОТО ДВИЖЕНИЕ. доц. д-р Е. Марекова 1
Класическа механика Класическата механика описва движението на телата под въздействието на различни сили. Галилей Нютон Ойлер 2
Молекулна физика и термодинамика 3
Електричеството и магнетизъм 4
Оптика 5
Атомна физика Физика на атомното ядро (ядрена физика) Физика на елементарните частици Квантова механика Специална теория на относителността 6
СИЛНИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ - ПРОЯВЯВАТ СЕ В ЯДРОТО НА АТОМИТЕ; ТЕ СВЪРЗВАТ ОТДЕЛНИТЕ ЧАСТИЦИ НА ЯДРАТА ЕДНА С ДРУГА И СА ОТГОВОРНИ ЗА СЪЩЕСТВУВАНЕТО НА ЯДРАТА; ЕЛЕКТРОМАГНИТНИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ - ПРОЯВЯВАТ СЕ МЕЖДУ ЕЛЕКТРИЧНО ЗАРЕДЕНИ ТЕЛА; ГРАВИТАЦИОННИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ - БЛАГОДАРЕНИЕ НА ТЯХ СЪЩЕСТВУВАТ ПЛАНЕТАРНИТЕ СИСТЕМИ, В ТОВА ЧИСЛО И СИСТЕМАТА, КЪМ КОЯТО ПРИНАДЛЕЖИ НАШАТА ЗЕМЯ; СЛАБИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ - ПРОЯВЯВАТ СЕ В МИКРОСВЕТА ПРИ НЯКОИ ПРОЦЕСИ НА ВЗАИМНИ ПРЕВРЪЩАНИЯ НА ЕЛЕМЕНТАРНИТЕ ЧАСТИЦИ. 7
МОДЕЛИ ВЪВ ФИЗИКАТА. ФИЗИЧНИ ВЕЛИЧИНИ И ЗАКОНИ Модел - опростено описание на реален обект (абстракция), която се използва при изучаването на дадено явление. Всеки процес във физиката се характеризира с редица физични величини, които описват различните страни на процесите или на обектите, участващи е него. Физичните величини представляват такива характеристики на дадено тяло, процес или явление, които могат да се измерват количествено. - променливи ; - постоянни : физични константи ; универсални константи. 8
Физичнит е закони определят връзките между физичните величини, характеризиращи даден физичен процес. Установяването на даден физичен закон се свежда до определяне на функционалната зависимост между величините, които го характеризират. Всеки физичен закон може да се представи таблично ; графично ; аналитично (чрез някакъв алгебричен израз или формула). 1 2 r = r (t) r = r 0 + υ0 t + at 2 9
Измерване на физични величини. Мерни единици. Измерването на една величина означава сравняването ú с друга величина от същия вид, която е приета за единица. - A = големина на измерваната величина; - a = големината на величината, приета за единица; A = a n отношението показва колко пъти мерната единица се съдържа в измерваната величина; n се нарича мерно число на величината A. Измерванията във физиката да се делят на два вида: преки; косвени (непреки). 10
ВЕЛИЧИНА ЕДИНИ- ЦА ОЗНАЧЕ- НИE ДЪЛЖИНА МЕТЪР M ВРЕМЕ СЕКУНДА S МАСА КИЛОГРАМ KG ТЕРМОДИ- НАМИЧНА ТЕМПЕРАТУРА ГОЛЕМИНА НА ЕЛЕКТРИЧЕН ТОК КЕЛВИН АМПЕР K A ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕДИН МЕТЪР Е ДЪЛЖИНАТА НА ПЪТЯ, ИЗМИНАТ ОТ СВЕТЛИНАТА ВЪВ ВАКУУМ ЗА ИНТЕРВАЛ ОТ ВРЕМЕ 1/299792458 ЧАСТ ОТ СЕКУНДАТА. ЕДНА СЕКУНДА Е ПРОДЪЛЖИТЕЛНОСТТА НА 9 192 631 770 ПЕРИОДА НА ЛЪЧЕНИЕТО, СЪОТВЕТСТВАЩО НА ПРЕХОДА МЕЖДУ ДВЕТЕ СВРЪХФИНИ НИВА НА ОСНОВНОТО СЪСТОЯНИЕ НА АТОМА НА ЦЕЗИЙ- 133. ЕДИН КИЛОГРАМ Е МАСАТА НА МЕЖДУНАРОДНИЯ ПРОТОТИП НА КИЛОГРАМА (ЦИЛИНДЪР, ИЗРАБОТЕН ОТ СПЛАВ НА ПЛАТИНА И ИРИДИЙ), СЪХРАНЯВАН В МЕЖДУНАРОДНОТО БЮРО ПО МЕРКИ И ТЕГЛИЛКИ (BIMP) В ПАРИЖ. ЕДИН КЕЛВИН ПРЕДСТАВЛЯВА 1/273.16 ЧАСТ ОТ ТЕРМОДИНАМИЧНАТА ТЕМПЕРАТУРА НА ТРОЙНАТА ТОЧКА НА ВОДАТА. ЕДИН АМПЕР Е ПОСТОЯНЕН ЕЛЕКТРИЧЕН ТОК, КОЙТО ПРИ ПРОТИЧАНЕ ПО ДВА УСПОРЕДНИ ПРАВОЛИНЕЙНИ ПРОВОДНИКА С БЕЗКРАЙНА ДЪЛЖИНА И НЕЗНАЧИТЕЛНО КРЪГОВО НАПРЕЧНО СЕЧЕНИЕ, РАЗПОЛОЖЕНИ НА РАЗСТОЯНИЕ 1 МЕТЪР ЕДИН ОТ ДРУГ ВЪВ ВАКУУМ, СЪЗДАВА МЕЖДУ ПРОВОДНИЦИТЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СЪС СИЛА 2 10-7 НЮТОНА НА ВСЕКИ МЕТЪР ОТ ТЯХНАТА ДЪЛЖИНА. ИНТЕНЗИТЕТ НА СВЕТЛИНАТА КАНДЕЛА CD ЕДНА КАНДЕЛА Е ИНТЕНЗИТЕТЪТ НА СВЕТЛИНАТА В ДАДЕНА ПОСОКА НА ИЗТОЧНИК, ИЗЛЪЧВАЩ МОНОХРОМАТИЧНО ЛЪЧЕНИЕ С ЧЕСТОТА 540 10 12 ХЕРЦА И ИНТЕНЗИТЕТ В ТАЗИ ПОСОКА 1/683 ВАТА НА СТЕРАДИАН. КОЛИЧЕСТВО ВЕЩЕСТВО МОЛ MOL ЕДИН МОЛ Е КОЛИЧЕСТВОТО ВЕЩЕСТВО НА СИСТЕМА, СЪДЪРЖАЩА ТОЛКОВА СТРУКТУРНИ ЕДИНИЦИ (ЕЛЕМЕНТИ), КОЛКОТО АТОМА СЕ СЪДЪРЖАТ В 0.012 КИЛОГРАМА ВЪГЛЕРОД-12 (СТРУКТУРНИТЕ ЕДИНИЦИ СА 6.023 10 23 ИЛИ ЧИСЛОТО НА АВОГАДРО). SI 11
Допълнителни единици в система SI. ВЕЛИЧИНА ЕДИНИЦА ОЗНАЧЕНИE ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАВНИНЕН ЪГЪЛ ПРОСТРАНСТ- ВЕН ЪГЪЛ РАДИАН RAD РАДИАН Е ЪГЪЛЪТ МЕЖДУ ДВА РАДИУСА НА КРЪГ, КОИТО ОТРЯЗВАТ ОТ ОКРЪЖНОСТТА МУ ДЪГА, РАВНА НА НЕГОВИЯ РАДИУС. СТЕРАДИАН SR СТЕРАДИАН Е ПРОСТРАНСТВЕНИЯТ ЪГЪЛ НА КОНУС С ВРЪХ В ЦЕНТЪРА НА СФЕРА С РАДИУС R, КОЙТО ОТРЯЗВА ОТ ПОВЪРХНОСТТА НА СФЕРАТА ПЛОЩ, РАВНА НА КВАДРАТ СЪС СТРАНА, РАВНА НА РАДИУСА НА СФЕРАТА (R 2 ). 12
ПРЕФИКСИ НА МЕРНИ ЕДИНИЦИ В SI. НАИМЕНОВА- НИЕ ОЗНАЧЕНИЕ ИЗПИСВАНЕ КРАТНОСТ ПИКО P 0.000000000001 10-12 НАНО N 0.000000001 10-9 МИКРО Μ 0.000001 10-6 МИЛИ M 0.001 10-3 САНТИ C 0.1 10-1 ДЕЦИ D 10 10 1 ХЕКТО H 100 10 2 КИЛО K 1000 10 3 МЕГА M 1000000 10 6 ГИГА G 1000000000 10 9 ТЕРА T 1000000000000 10 12 13
ПРЕДМЕТ И ОСНОВНИ ПОНЯТИЯ НА МЕХАНИКАТА ФОРМИ НА ДВИЖЕНИЕ НА МАТЕРИЯТА МЕХАНИЧНА, ТОПЛИННА, ХИМИЧНА, ЕЛЕКТРОМАГНИТНА И ДРУГИ. МЕХАНИКАТА ИЗУЧАВА НАЙ-ПРОСТАТА ФОРМА НА ДВИЖЕНИЕ НА МАТЕРИЯТА МЕХАНИЧНАТА. НАУКА ЗА ОБЩИТЕ ЗАКОНИ НА МЕХАНИЧНИТЕ ДВИЖЕНИЯ И РАВНОВЕСИЕТО НА МАТЕРИАЛНИТЕ ТЕЛА, КАКТО И ЗА ВЪЗНИКВАЩИТЕ ПРИ ТОВА МЕХАНИЧНИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ. МЕХАНИЧНО ДВИЖЕНИЕ НА МАТЕРИАЛЕН ОБЕКТ - ИЗМЕНЕНИЕ НА НЕГОВОТО ПОЛОЖЕНИЕ ПО ОТНОШЕНИЕ НА ДРУГИ МАТЕРИАЛНИ ОБЕКТИ. ПОКОЯТ НА МАТЕРИАЛНИТЕ ОБЕКТИ - ЧАСТЕН СЛУЧАЙ НА МЕХАНИЧНОТО ДВИЖЕНИЕ. МЕХАНИЧНОТО ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕЖДУ МАТЕРИАЛНИ ОБЕКТИ - ПРИВЕЖДА ГИ В ДВИЖЕНИЕ (В ЧАСТНИЯ СЛУЧАЙ ПОКОЙ) ИЛИ ГИ ДЕФОРМИРА, ИЛИ ЕДНОВРЕМЕННО ПРЕДИЗВИКВА И ДВЕТЕ. МОЖЕ ДА СЕ ОСЪЩЕСТВИ И БЕЗ МЕХАНИЧЕН КОНТАКТ НА МАТЕРИАЛНИТЕ ОБЕКТИ - ГРАВИТАЦИОННАТА СИЛА НА ЗЕМЯТА. 14
ТРИ ДЯЛА на МЕХАНИКА : КИНЕМАТИКАТА - ДВИЖЕНИЕ НА ТЕЛАТА БЕЗ ДА СЕ РАЗГЛЕЖДАТ ПРИЧИНИТЕ, КОИТО ОБУСЛАВЯТ ДАДЕНОТО ДВИЖЕНИЕ. СТАТИКАТА - УСЛОВИЯТА ЗА РАВНОВЕСИЕ НА ТЕЛАТА. ДИНАМИКАТА - ДВИЖЕНИЕТО НА ТЕЛАТА ВЪВ ВРЪЗКА С ПРИЧИНИТЕ (ВЗАИМОДЕЙСТВИЯТА МЕЖДУ ТЕЛАТА), КОИТО ОПРЕДЕЛЯТ ЕДИН ИЛИ ДРУГ ХАРАКТЕР НА ДВИЖЕНИЕТО. 15
МАТЕРИАЛНА ТОЧКА: - ТЯЛО, ЧИЙТО РАЗМЕРИ, ФОРМА И ВЪТРЕШНА СТРУКТУРА МОГАТ ДА СЕ ПРЕНЕБРЕГНАТ ПРИ НЯКОИ ЗАДАЧИ ПРИ ИЗУЧАВАНЕ НА ДВИЖЕНИЕТО МУ. ТЯ СЕ ОТЛИЧАВА ОТ ГЕОМЕТРИЧНАТА ТОЧКА ПО ТОВА, ЧЕ ПРИТЕЖАВА МАСА И ПРИТЕЖАВА СВОЙСТВОТО ИНЕРТНОСТ, КАКТО И СПОСОБНОСТТА ДА СИ ВЗАИМОДЕЙСТВА С ДРУГИ МАТЕРИАЛНИ ТЕЛА. 16
АБСОЛЮТНО ТВЪРДО ТЯЛО: - ТЯЛО, ПРИ КОЕТО РАЗСТОЯНИЯТА МЕЖДУ КОИ ДА СА ДВЕ ТОЧКИ ОТ НЕГО ОСТАВА ПОСТОЯННО, НЕЗАВИСИМО ОТ СИЛИТЕ, ПРИЛОЖЕНИ КЪМ НЕГО. АБСОЛЮТНО ТВЪРДИ (Т.Е. СЪВЪРШЕНО НЕДЕФОРМИРУЕМИ) ТЕЛА В ПРИРОДАТА НЕ СЪЩЕСТВУВАТ. ВСЯКО РЕАЛНО ТЯЛО ВСЛЕДСТВИЕ НА ВЗАИМОДЕЙСТВИЕТО СИ С ДРУГИТЕ ТЕЛА ИЗМЕНЯ ФОРМАТА СИ (ДЕФОРМИРА СЕ). ГОЛЕМИНАТА НА ТЕЗИ ДЕФОРМАЦИИ ЗАВИСИ ОТ МАТЕРИАЛА НА ТЯЛОТО, ГЕОМЕТРИЧНИТЕ МУ РАЗМЕРИ И СИЛИТЕ ПРИЛОЖЕНИ КЪМ НЕГО. 17
МЕХАНИЧНА СИСТЕМА ОТ МАТЕРИАЛНИ ТОЧКИ ИЛИ ТЕЛА: - СЪВКУПНОСТ ОТ МАТЕРИАЛНИ ОБЕКТИ, В КОИТО ПОЛОЖЕНИЕТО ИЛИ ДВИЖЕНИЕТО НА ВСЕКИ ОТ ТЯХ ЗАВИСИ ОТ ПОЛОЖЕНИЕТО И ДВИЖЕНИЕТО НА ВСИЧКИ ОСТАНАЛИ ОБЕКТИ. ОПРЕДЕЛЯЩ ПРИЗНАК - НАЛИЧИЕТО НА СИЛИ НА ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕЖДУ ЧАСТИТЕ Й. КЛАСИЧЕСКИ ПРИМЕР ЗА МЕХАНИЧНА СИСТЕМА СЛЪНЧЕВАТА СИСТЕМА, В КОЯТО ВСИЧКИ ПЛАНЕТИ СА СВЪРЗАНИ СЪС СИЛИ НА ПРИТЕГЛЯНЕ (ГРАВИТАЦИЯ). 18