Fizika. Doc. dr Nikola Cvetanović. Većina tehničkih problema su u suštini fizički

Transcript

1 Fizika Doc. dr Nikola Cvetanović kabinet 011 Važnost fizike za tehniku Φυσιζ fizis Grčki, priroda Većina tehničkih problema su u suštini fizički Fizika vas uči veštinama potrebnim za inžinjere: kako se realni problemi analiziraju i rešavaju razumevanje odnosa uzrok posledica veličine i jedinice 1

2 Fizika Materija postoji u prostoru i vremenu i nalazi se u procesu neprekidnog kretanja i promena Materija se pojavljuje u dva oblika: -supstanca (molekuli, atomi, elementarne čestice) -polje (gravitaciono, elektromagnetno,...) - još uvek nedovoljno ispitano! Zakon održanja materije (stara Grčka): Materija se ne može uništiti, niti iz ničega stvoriti, ona može samo da se menja i da prelazi iz jednog oblika u drugi. Za izučavanje kompleksnih fizičkih sistema se koriste fizički modeli analogija sa nečim što je nama blisko. Kratak pregled razvoja fizike Fizika do početka XX veka (1900 god.) -klasična mehanika, termodinamika, elektrodinamika (izučavaju se uglavnom spora i velika tela) -razvoj diferencijalnog i integralnog računa (Njutn, Lajbnic) Isaac Newton ( ) Razvoj moderne fizike početkom XX veka - specijalna teorija relativnosti (fizika brzih tela ) - kvantna mehanika (fizika malih tela - Bor, Plank, Šredinger, Hajzenber...). Razvoj tehnike (naizmenične struje, telekomunikacije, računari, nuklearna tehnika...) 2

3 Fizičke veličine Fizičkim veličinama se opisuju svojstva fizičkih objekata, polja, procesa i pojava u prirodi. Fizičke veličine mogu biti: Skalarne fizičke veličine -veličine su potpuno određene svojom brojnom vrednošću. Primeri: vreme, masa, dužina itd. Vektorske fizičke veličine -veličine definisane intenzitetom pravcem i smerom. Primeri: brzina, ubrzanje, sila, itd. v Tenzorske fizičke veličine su određene sa više od tri nezavisna parametra Primeri: tenzor inercije, tenzor deformacije itd. Fizika i merenja Zakoni fizike uspostavljaju veze (relacije) između fizičkih veličina. Zapisuju se matematičkim formulama u kojima figurišu fizičke veličine. Matematika tik jezik ikili logika fizike. ik Fizika je eksperimentalna nauka: kada se izmeri neka fizička veličina potrebno je rezultat napisati u obliku koji će moći svi da razumeju (broj i jedinica). Konzistentnost i reproducibilnost su ključne za fizička merenja. Merenje je upoređivanje neke veličine sa unapred zadatom merom za tu fizičku veličinu tj. jedinicom. Svako merenje nosi određenu grešku tj. neodređenost. 3

4 Standardi i sistem jedinica Uvode se standardi fizičkih veličina (standard dužine, mase, vremena) - laka i pouzdana reprodukcija merenja - lako dostupni Etalon (standard, jedinica mere) je unapred strogo definisana količina neke fizičke veličine godine je na međunarodnom nivou ustanovljen jedinstveni sistem fizičkih jedinica, tzv. SI sistem (Sistem International međunarodni sistem jedinica), koji sadrži 7 osnovnih fizičkih veličina i njihovih jedinica. Merne jedinice svih drugih fizičkih veličina se mogu izraziti preko osnovnih jedinica. Prikazivanje fizičke veličine: A={A}[A] Fizička veličina Brojna vrednost Merna jedinica Primeri: m 5 kg F 100 N 4

5 Fizičke veličine - SI sistem jedinica Osnovne fizičke veličine Fizička veličina Oznaka Naziv jedinice Oznaka jedinice Masa m Kilogram kg Dužina l Metar m Vreme t Sekunda s Temperatura T Kelvin K Jačina električne struje I Amper A Jačina svetlosti J Kandela cd Količina supstance n Mol mol Izvedene jedinice SI sistema Izvedene merne jedinice SI se obrazuju od naziva i oznaka osnovnih jedinica na osnovu algebarskih izraza upotrebom matematičkih simbola množenja i deljenja Izvedene jedinice mogu biti: -Jedinice izražene preko osnovnih jedinica: Primeri: površina (m 2 ), brzina (m/s), gustina (kg/m 3 ) itd. -Jedinice koje imaju specijalne nazive i simbole (obično dobijaju ime u čast velikih naučnika koji su dali značajan doprinos izučavanju konkretne fizičke veličine) Primeri: N (Njutn), Pa (Paskal), T (Tesla) itd. 5

6 Fizičke veličine umnošci jedinica Jedinice fizičkih veličina se vrlo često ne koriste u svom osnovnom obliku, već višestruko umanjene ili uvećane. Milimetar ili nanosekunda su jedinice koje sadrže prefikse mili-, nano-, a predstavljaju umnoške osnovne jedinice (metar, sekunda) zasnovane na različitim eksponentima broja 10. Nano nauke Atomska fizika 10 9 m m Struktura Materije Nuklearna fizika Materija Molekul Atom m Fizika visokih energija m Jezgro atoma Kvarkovi Hadron Red veličine Fizičke jedinice - dekadni umnošci Prefiks Oznaka Red veličine Prefiks Oznaka 10-1 deci- d 10 1 deka- d 10-2 centi- c 10 2 hekto- h 10-3 mili- m 10 3 kilo- k 10-6 mikro- μ 10-9 nano- n piko- p 10 6 mega- M 10 9 giga- G 1012 tera- T femto- f peto- P ato- a zepto- z jokto- y 1018 eksa- E 1021 zeta- Z 1024 jota- Y 6

7 Primer : merenje dužine i greška merenja cm l = (5,0 ± 0,1) cm ili l = (50 ± 1) mm l = (6,5 ± 0,1) mm Greška je često određena veličinom podeoka na instrumentu kojim merimo. 7