Miło nam poinformować, że nasz projekt "Księgarnia" doczekał się w końcu finalnej wersji. Nie jest to może szczyt osiągnięć, ale jakiś mały katalog książek z fizyki jednak mamy. I w związku z tym postanowiliśmy pomóc Wam w wyborze książek z tematyki fizycznej, polecając najlepsze z nich odpowiednio gimnazjalistom, licealistom, maturzystom, kandydatom na studia techniczne, studentom kierunków technicznych, i samym fizykom (także studentom fizyki).

Dotychczas zajmowaliśmy się wyłącznie opisem ruch (za pomocą wektorów r, v, oraz a). Były to rozważania geometryczne. Teraz omówimy przyczyny ruchu, zajmiemy się dynamiką.

Nasze rozważania ograniczymy do przypadku ciał poruszających się z małymi (w porównaniu z prędkością światła c) prędkościami tzn. zajmujemy się mechaniką klasyczną.

Żeby móc przewidzieć jaki będzie ruch ciała wywołany siłą na nie działającą trzeba wiedzieć jakiego rodzaju jest to siła i skąd się bierze. Dlatego rozpoczniemy nasze rozważania od poznania podstawowych oddziaływań oraz od zdefiniowania masy, pędu i wprowadzenia pojęcia siły F. Następnie poszukamy praw rządzących oddziaływaniami, a w dalszych częściach zajmiemy się poszczególnymi oddziaływaniami występującymi w przyrodzie.

Oddziaływania podstawowe
Według naszej dotychczasowej wiedzy istnieją tylko cztery podstawowe oddziaływania
(siły), z których wynikają wszystkie siły i oddziaływania zaobserwowane we
Wszechświecie:

• Oddziaływanie grawitacyjne - siła grawitacyjna działa na wszystkie masy (jest siłą
  powszechną) i pochodzi od mas; ma długi zasięg i najmniejsze względne natężenie;
• Oddziaływanie elektromagnetyczne - siła elektromagnetyczna działa na ładunki i prądy
  i jej źródłem są ładunki i prądy; ma długi zasięg. Siły międzyatomowe mają charakter
  elektromagnetyczny ponieważ atomy zawierają naładowane elektrony i protony,
  a oddziaływania elektromagnetyczne ma wielokrotnie większe natężenie od
  grawitacyjnego. Większość sił z jakimi spotykamy się na co dzień np. tarcie, siła
  sprężystości jest wynikiem oddziaływania atomów, są to więc siły elektromagnetyczne;
• Oddziaływanie jądrowe (silne) - siła utrzymująca w całości jądra atomowe pomimo
  odpychania między protonami (ładunki dodatnie), ma bardzo krótki zasięg i największe
  względne natężenie;
• Oddziaływanie słabe - temu oddziaływaniu podlegają wszystkie cząstki elementarne,
  w szczególności oddziaływanie to odpowiada za rozpady cząstek elementarnych.
  

W tabeli poniżej zestawione są cztery oddziaływania podstawowe.

Masa
Nasze rozważania rozpoczynamy od przypisania ciałom masy m. Chcemy w ten sposób opisać fakt, że różne ciała wykonane z tego samego materiału, w tym samym otoczeniu uzyskują pod działaniem tej samej siły różne przyspieszenia (np. pchamy z jednakową siłą dwa rożne pojazdy "lekki" i "ciężki" i uzyskują one różne a). Zaproponowana poniżej metoda postępowania jest jednym z równoważnych sposobów definiowania masy. Opiera się ona na porównaniu nieznanej masy m z wzorcem masy m0 = 1 kg. Pomiędzy masami umieszczamy ściśniętą sprężynę i następnie zwalniamy ją.

Masy m i m0, które początkowo spoczywały polecą odrzucone w przeciwnych kierunkach
odpowiednio z prędkościami v i v0 - rysunek.

Nieznaną masę m definiujemy jako

Definicja:

Jednostką masy w układzie SI jest kilogram (1kg) zdefiniowany za pomocą wzorca masy w Sevres (Francja).

Pęd

definicja:

Pęd ciała definiujemy jako iloczyn jego masy i prędkości (wektorowej)

Matematycznie można to sformułować więc tak:

Jednostką pędu jest , pęd nie posiada własnej (w sensie nazwanej) jednostki.

Siła

definicja:

Jeżeli na ciało o masie m działa siła F, to definiujemy ją jako zmianę w czasie pędu
tego ciała.

matematycznie można to zapisać tak:

w uproszczeniu (jeżeli masa ciała jest stała, m=const):

i w kolejnym uproszczeniu - jeżeli zmiana pędu jest liniowa:

Wprowadziliśmy w ten sposób pojęcie siły F. Teraz podamy metodę obliczania sił działających na ciała; poznamy prawa rządzące oddziaływaniami.

Jednostką siły jest niuton (N) -

Jeżeli masz jakieś pytania, zachęcam do zadawania pytań w komentarzach poniżej, gwarantujemy rozwiązanie wszystkich Twoich wątpliwości.

Do poziomej osi, wykonującej 300 obrotów na sekundę, przymocowane są dwie cienkie tarcze w odległości 20 cm od siebie. Aby wyznaczyć prędkość kuli wystrzelono ją w ten sposób, że przebiła obie tarcze w tej samej odległości od osi obrotu.
Znaleźć średnią prędkość kuli pomiędzy tarczami, jeśli miejsca przebicia tych tarcz były przesunięte względem siebie o kąt 18°.

Kliknj "więcej" aby zobaczyć rozwiązanie

Własny średni czas życia mezonu Pi (tzn. średni czas zmierzony w układzie spoczywającym względem tej cząstki elementarnej, po którym rozpada się ona na inne cząstki) wynosi t0= 2,5*10^-8 s.

Obliczyć średni czas życia tego mezonu, jeżeli porusza się on z prędkością v1 = 0.7c lub v2 = 0.99c.

Obliczyć, jaką odległość przebędzie mezon w czasie równym jego średniemu czasowi życia.

Kliknij "więcej" aby zobaczyć rozwiązanie!

Dwie cząstki poruszają z prędkościami v1 = 0.50c i v2 = 0.75c. Obliczyć względną prędkość tych cząstek, gdy:
a) poruszają się naprzeciw siebie;
b) poruszają się po torach tworzących kąt prosty.

Kliknij "więcej" aby zobaczyć rozwiązanie!

Dwie cząstki o jednakowych prędkościach v=0.75c poruszają się po jednej prostej i padają na tarczę w odstępie czasu t=10^-8 s. Obliczyć odległość między tymi cząstkami w locie w układzie odniesienia związanym z nimi.

Kliknij "więcej" aby zobaczyć rozwiązanie!

Obliczyć, jaką prędkość należy nadać ciału na powierzchni Ziemi pionowo do góry, aby osiągnęło wysokość równą wysokości orbity geostacjonarnej nad równikiem.

Kliknij "więcej" aby zobaczyć rozwiązanie!

Dwie jednakowe, przewodzące kulki o masach m wiszą na nieprzewodzących nitkach o długości l dotykając się wzajemnie Po wprowadzeniu na nie ładunku q kulki rozsunęły się na odległość d. Obliczyć wartość wprowadzonego ładunku.

Kliknj "więcej" aby zobaczyć rozwiązanie

Nieskończenie długa, nieprzewodząca nić naładowana jest równomiernie ładunkiem o gęstości liniowej lambda. Wyznaczyć natężenie pola i potencjał w odległości r od nici w kierunku prostopadłym do nici.

Zobacz rozwiązanie! - kliknij na napis "więcej" znajdujący się poniżej.

Jak polubić fizykę? Pytanie zadawane pewnie przez niejednego z Nas, ja polubiłem fizykę, więc może pomogę zrobić to Wam. Nieraz zastanawialiście się pewnie dlaczego tak bardzo nie lubicie tego przedmiotu, i jak sprawić by był ciekawszy?

Wielu z nas to się przyda. Zastanawiałem się kiedyś skąd taka niechęć do fizyki wśród młodzieży szkolnej?

Nie oszukujmy się, większość naszej polskiej młodzieży za fizyką nie przepada. Dla mnie było to bardzo dużym znakiem zapytania dlaczego tak jest. Przeprowadziłem setki rozmów na ten temat z młodzieżą z rożnych szkół i wiem już dlaczego fizyka uchodzi za przedmiot nielubiany.

Dzięki tej wiedzy spróbuje odpowiedzieć na pytanie jak polubić fizykę.

Zapraszamy do artykułu.