Wykłady i Animacje z
Fizyki Ogólnej
Lectures
and Animations in General Physics
© Antoni Adamczyk 2008
Wykłady zostały podzielone
na następujące tematy:
The lectures are split into the following sections:
MECHANIKA *** MECHANICS
0. Wstęp / Introduction
1. Wektory Składowe wektora. Dodawanie
wektorów. Wektory jednostkowe.
Vectors
Components of vectors. Vector addition. Unit vectors.
2. Iloczyny wektorów Iloczyn
skalarny. Iloczyn wektorowy. Iloczyn mieszany.
Products
of Vectors Scalar product. Vector product. Mixed product
3. Ruch liniowy Droga, prędkość v,
przyśpieszenie a. Przyśpieszenie dośrodkowe. Energia kinetyczna.
Szczególna teoria względności.
Linear motion Displacement,
velocity v, acceleration a. Centripetal acceleration. Kinetic energy.
Special theory of relativity.
4. Prawa ruchu Newtona Siła. Masa. Pęd.
Impuls. Drugie prawo Newtona w ogólnej
postaci F =dp/dt.
Newton's laws of motion
Force.
5. Praca w ruchu liniowym Siły tarcia. Moc.
Work in linear motion
Friction forces. Power
6. Prawo grawitacji Newtona Natężenie pola
grawitacyjnego, potencjał grawitacyjny. Środek masy.
Newton's law of gravitation Gravitational field, gravitational potential. Center
of mass.
7. Ruch obrotowy – droga kątowa,
prędkość i przyśpieszenie kątowe.
Rotational motion – angular
displacement, angular velocity and acceleration.
8. Moment bezwładności. Przykłady na
obliczanie. Energia kinetyczna ruchu obrotowego.
Moment of inertia. Computing the
moment of inertia. Energy in rotational motion.
9. Moment siły. Praca i moc w ruchu
obrotowym.
Torque. Work and power
in rotational motion.
10. Moment
pędu. Prawo zachowania momentu pędu. Żyroskop.
Angular
momentum. Principle of conservation of angular momentum.
Gyroscope.
11. Wstęp do analizy drgań harmonicznych.
Liczby zespolone. Równania różniczkowe.
Introduction
to the analysis of harmonic motions. Complex numbers.
Differential equations.
12. Proste drgania harmoniczne - równanie
różniczkowe. Energia drgań harmonicznych. Wahadło matematyczne.
Wahadło fizyczne.
Simple
harmonic motion – differential equation. Energy in simple harmonic
motion. Simple pendulum. Physical pendulum.
13. Składanie drgań harmonicznych.
Dudnienia. Krzywe Lissajous. Szeregi Fouriera. Analiza harmoniczna.
Combination
of simple harmonic motions. Beats. Lissajous figures. Fourier series. Harmonic analysis.
14. Drgania tłumione - równanie różniczkowe.
Logarytmiczny dekrement tłumienia.
Damped
oscillations – differential equation. Logarithmic decrement.
15. Drgania wymuszone – równanie
różniczkowe. Rezonans.
Forced
oscillations – differential equation. Resonance.
16. Ruch falowy – równanie
różniczkowe. Prędkość fali. Amplituda i długość fali. Refrakcja. Deformacje
sprężyste.
Wave
motion – differential equation. Speed of wave
propagation. Amplitude and wavelength. Refraction.
Elastic deformations.
17. Nakładanie się fal: fale stojące,
interferencja, dyfrakcja. Efekt Dopplera.
Superposition
of waves: standing waves, interference, diffraction. Doppler
effect.
18. Hydrodynamika – równanie
Bernoulli’ego.
Hydrodynamics – Bernoulli’s
equation.
19. Funkcje wektorowe – operator
nabla, gradient, dywergencja, rotacja.
Vector
functions – operator nabla (or “grad” or
“
TERMODYNAMIKA *** THERMODYNAMICS
20. Podstawy termodynamiki. Układ
termodynamiczny, stan układu, parametry stanu, funkcje stanu, równania stanu,
proces termodynamiczny - odwracalny, nieodwracalny.
Principles
of thermodynamics. Thermodynamic system, state of a system, state
variables, state functions,
equations of state,
thermodynamic processes - reversible, irreversible.
21. Gaz
doskonały. Równanie stanu gazu doskonałego.
Ideal
gas. Ideal-gas equation.
22. Energia wewnętrzna. I. prawo (zasada)
termodynamiki. Ciepła właściwe.
Internal
energy.
23. Procesy termodynamiczne w gazach
idealnych. Praca w procesach termodynamicznych.
Thermodynamic
processes in ideal gases. Work in thermodynamic processes.
24. Gazy rzeczywiste – równanie van
der Waalsa. Przemiany fazowe I-go i II-go rodzaju. Reguła faz Gibbsa.
Real
gases – van der Waals equation. First and second
order phase transitions. Gibbs phase rule.
25. Struktura cieczy. Osobliwości wody.
Structure
of liquids. Curiosities of water.
26. Podstawy fizyki statystycznej.
Prawdopodobieństwo i gęstość prawdopodobieństwa. Wartości średnie.
Rozkład Maxwella. Rozkład Boltzmanna.
Principles
of statistical physics. Probability and probability density. Mean
values. Maxwell distribution.
Boltzmann
distribution.
27. Entropia. II. Prawo
(zasada) termodynamiki.
Entropy. II. law of
thermodynamics.
28. Potencjały termodynamiczne. Potencjały w
stanach równowagi i w przemianach fazowych.
Gradienty i zjawiska transportu.
Thermodynamic potentials. Potentials in
equilibrium states and in phase transitions.
Gradients and
transport phenomena.
ELEKTRODYNAMIKA *** ELECTRODYNAMICS
29. Prawo Coulomba. Pole E. Dipol elektryczny.
Coulomb’s law. Field E. Electric dipole.
30. Strumień pola E. Prawo Gaussa dla pola E. Zastosowania prawa Gaussa do
obliczania wartości pola E.
Electric flux. Gauss’s law for field E. Applications of Gauss’s law for
calculating field E.
31. Potencjał pola elektrycznego.
Powierzchnie ekwipotencjalne. Gradient potencjału a pole E.
Electric potential. Equipotential
surfaces. Potential gradient vs. field E.
32. Pojemność elektryczna. Kondensator. Zastosowania prawa Gaussa do obliczania
pojemności kondensatorów.
Energia
naładowanego kondensatora.
Electric
capacitance. Capacitor. Applications of Gauss’s law for
calculating capacitance of capacitors.
Energy of charged
capacitor.
33. Dielektryki i ich rola w kondensatorze. Wektory E, D i P. Uogólnione prawo Gaussa.
Dielectrics and their role in
a condenser. Vectors E, D and P. Generalized Gauss’s law.
34. Prąd elektryczny.
Oporność R. Siła elektromotoryczna.
Electric
current. Resistance R. Electromotive force.
35. Siła Lorentza.
Definicja pola magnetycznego B.
Przewodnik w polu B. Pętla w polu B.
Lorentz
force. Definition of magnetic field B. Conductor in field B.
Loop in field B.
36. Źródła pola magnetycznego – pole
magnetyczne ładunku punktowego w ruchu jednostajnym. Pole B odcinka z prądem.
Prawo Biota i
Savarta.
Sources
of magnetic field – magnetic field of a point charge with
constant velocity. Field B of a
current element.
Law of Biot and
Savart.
38. Prawo Ampere’a.
39. Prąd przesunięcia i pole magnetyczne
prądu przesunięcia. Uogólnione prawo Ampere’a.
Displacement
current and magnetic field of displacement current. Generalized
Ampere’s law.
40. Indukcja elektromagnetyczna. Prawo Faradaya. Reguła Lenza.
Elektromagnetic induction. Faraday’s law. Lenz’s law.
41. Twierdzenie Gaussa-Ostrogradskiego i twierdzenie
Stokesa.
Divergence theorem of Gaussa and Ostrogradsky and
Stokes’s theorem.
42. Równania Maxwella - postaci różniczkowa
i całkowa.
Maxwell’s equations –
differential and integral forms.
43. Fale elektromagnetyczne - równanie
falowe z równań Maxwella. Prędkość fal elektromagnetycznych.
Electromagnetic waves – wave
equation from Maxwell’s equations. Speed of electromagnetic waves.
44. Indukcyjność.
Energia pola B.
Inductance. Energy of field B.
45. Obwody
RL, LC i RLC.
Circuits RL, LC and RLC.
46. Moc
prądu zmiennego.
Power in
alternating-current circuits.
47. Własności
magnetyczne materiałów.
Properties of magnetic materials
48. Elementy
optyki falowej. Widmo promieniowania EM.
Elements
of wave optics. Spectrum of EM radiation.
49. Padanie,
odbicie i załamanie światła.
Incidence,
reflection and refraction of light.
50. Dyspersja.
Zjawisko tęczy.
Dispersion. Rainbows.
51. Rozpraszanie
Rayleigh'a - błękit nieba.
Rayleigh's
scattering – the blue of the sky.
52. Dyfrakcja
i interferencja światła.
Diffraction
and interference of light.
53. Polaryzacja
światła.
Polarization of light.
54. Spójność
światła. Działanie lasera. Holografia.
Coherence
of light. Principles of a laser. Holography.
ATOM *** ATOM
55. Budowa
atomu – jądro i powłoki elektronowe.
Atomic
structure– nucleus and shells of electrons.
56. Orbity
elektronowe (model planetarny) - liczby kwantowe.
Electronic
orbits (planetary model) – quantum numbers.
57. Orbitale
elektronowe i funkcja falowa.
Electronic
orbitals and wave function.
JĄDRO ATOMOWE *** NUCLEUS
59. Struktura
jądra – protony i neutrony. Izotopy.
Structure
of nucleus – protons and neutrons. Isotopes.
61. Promieniotwórczość
- rozpady α i β, aktywność γ.
Radioactivity - α and β decays, γ activity.
64. Model
Standardowy – kwarki, leptony, gluony.
Standard
Model – quarks, leptons, gluons.
65. Literatura
66. Skorowidz