Transcript

1 Σύγρξνλε Φπζηθή ΦΤΙΚΗ IV (ΤΓΥΡΟΝΗ ΦΤΙΚΗ) Οη παξαδόζεηο ηνπ καζήκαηνο ζα γίλνληαη ζην Ακθηζέαηξν ΔΗΜΟΚΡΙΣΟ : Δεςηέπα 3:00-5:00 Σπίηη 09:00 - :00 Πέμπηη 3:00-5:00 έναπξη εαπινού εξαμήνος : Δεςηέπα 5 Φεβποςαπίος Διδάζκονηερ Νίκη αοςλίδος (nsaolid@phys.oa.gr), Δημήηπηρ Φαζοςλιώηηρ (dfassol@phys.oa.gr) hp://elass.oa.gr/orses/phys83/inde.php

2 Σύγρξνλε Φπζηθή Ύλη ηος μαθήμαηορ Επαλάιεςε Σρεηηθόηεηαο Σπλερή θαη δηαθξηηά θάζκαηα («λέα» εξσηήκαηα) Αιιειεπηδξάζεηο ζσκαηηδίσλ κε ηελ ύιε Εηζαγσγή ζηελ θβαληνκεραληθή Εηζαγσγή ζηελ αηνκηθή θπζηθή Εηζαγσγή ζηε κνξηαθή δνκή Εηζαγσγή ζηελ ππξεληθή θπζηθή εθαξκνγέο Εηζαγσγή ζηε θπζηθή ζηνηρεησδώλ ζσκαηηδίσλ

3 Σύγρξνλε Φπζηθή κοπόρ ηος μαθήμαηορ Καηαλόεζε επηζηεκνληθήο κεζνδνινγίαο (Αδηάιεηπηε ζρέζε πεηξάκαηνο ζεσξίαο) Καηαλόεζε «λέσλ» θαηλνκέλσλ θαη θπζηθώλ δηαδηθαζηώλ (Η θπζηθή ηνλ 0 ν - o αηώλα) Απόθηεζε ηθαλόηεηαο εθηίκεζεο απνηειεζκάησλ Απόθηεζε ηθαλόηεηαο εθηέιεζεο ζσζηώλ ππνινγηζκώλ (Μνλάδεο) hp://elass.oa.gr/orses/phys83/inde.php 3

4 Σύγρξνλε Φπζηθή: Μεηαζρεκαηηζκνί Γαιηιαίνπ 4

5 5 Σύγρξνλε Φπζηθή: Πείρακα Mihelson-Morley 887 L L L L / / L L 3 / L L (-) n ~-n 4 L d L d

6 Σύγρξνλε Φπζηθή: Αμηώκαηα ηεο εηδηθήο ζεσξίαο ηεο ζρεηηθόηεηαο 905 Όιοη οη λόκοη ηες Φσζηθής είλαη ίδηοη ζε όια ηα αδραλεηαθά ζσζηήκαηα αλαθοράς Η ηατύηεηα ηοσ θωηός ζηο θελό είλαη ζηαζερή θαη έτεη πάληοηε ηελ ηηκή = m/s ζε όια ηα αδραλεηαθά ζσζηήκαηα αλαθοράς 6

7 Σύγρξνλε Φπζηθή: Μεηαζτεκαηηζκοί Lorenz Η ηαρύηεηα ηνπ θσηόο πάληα ηζνύηαη κε ηελ θαζνξηζκέλε ηηκή =3 0 8 m/s, 7

8 8 Σύγρξνλε Φπζηθή: Μεηαζρεκαηηζκνί Lorenz ) / ( ) ( z z y y, ) / / ( ) / ( z z y y Αληίζηροθος κεηαζτεκαηηζκός

9 9 Σύγρξνλε Φπζηθή: Μεηαζρεκαηηζκνί Lorenz / / T T T Δηαζηνιή ηνπ ρξόλνπ L / L L Σπζηνιή ηνπ κήθνπο Ταπηνρξνληζκόο Παξάδνμν ησλ δηδύκσλ hp://ari.org/ps_ahe/physis/pdf/0405/ pdf

10 Σύγρξνλε Φπζηθή: Δηαζηοιή ηοσ τρόλοσ Παξάδεηγκα: Εθθξεκέο έρεη Τ=3.0 s ζην ζύζηεκα αλαθνξάο ηνπ T=; Γηα παξαηεξεηή πνπ θηλείηαη =0.95 T 3 T T s 9. 6s

11 Σύγρξνλε Φπζηθή: Δηαζηνιή ηνπ ρξόλνπ Παξάδεηγκα: Φξόλνο εκηδσήο κηνλίσλ =0.99 =0.99 Σρεηηθηζηηθή Σρεηηθηζηηθή Κιαζηθή

12 Σύγρξνλε Φπζηθή: Δηαζηνιή ηνπ ρξόλνπ Σε έλα πείξακα, παξάγνληαη κεζόληα π ± πνπ έρνπλ θαηά κέζν όξν ηαρύηεηα β=0.8. Τη πνζνζηό από απηά ζα δηαζπαζηεί πξηλ θηάζεη ην αδξνληθό θαινξίκεηξν ηνπ πεηξάκαηνο πνπ απέρεη 0 m από ην ζεκείν ζην νπνίν παξάγνληαη. Ο ρξόλνο εκηδσήο ησλ κεζνλίσλ π ± είλαη s; Ο ρξόλνο εκηδσήο ησλ κεζνλίσλ π ζην ζύζηεκα αλαθνξάο ηνπ εξγαζηεξίνπ είλαη: ( 0.8 ) Σε απηό ην ρξόλν δηαλύνπλ απόζηαζε s d m Επνκέλσο ζε απόζηαζε 0 m ζα έρνπλ δηαζπαζηεί ηα κηζά κεζόληα π. 8

13 3 Σύγρξνλε Φπζηθή: Μεηαζτεκαηηζκός ηατσηήηωλ ) ( ) ( ) ( ) ( S S S S ) ( d d d d d d d d d d d dz d dy z z y y

14 Σύγρξνλε Φπζηθή: Μεηαζρεκαηηζκόο ηαρπηήησλ Κηλεηό θηλείηαη κε =0.8 σο πξνο αθίλεην παξαηεξεηή θαη εθηνμεύεη ζώκα πνπ θηλείηαη κε 0.7 σο πξνο απηό. Πνηα είλαη ε ηαρύηεηα ηνπ ζώκαηνο; (0.7)(0.8) 4

15 Σύγρξνλε Φπζηθή: Σρεηηθηζηηθό θαηλόκελν Doppler Αθίλεηνο πνκπόο ζην ζύζηεκα S εθπέκπεη δύν θσηεηλνύο παικνύο ζε ρξόλνπο =0 θαη =η. Δέθηεο ζε άιιν αδξαλεηαθό ζύζηεκα S θηλείηαη κε ηαρύηεηα σο πξνο S, ιακβάλεη ηνλ πξώην παικό ζε =0, =0 Τν ζεκείν ζην S πνπ ζπκπίπηεη κε ην ηε ρξνληθή ζηηγκή =η δίλεηαη: / / Καη ν αληίζηνηρνο ρξόλνο: Άξα / / / Εγθάξζην θαηλόκελν Doppler / / / f / f Δηάκεθεο θαηλόκελν Doppler f f 5

16 6 Σύγρξνλε Φπζηθή: Στεηηθηζηηθή ορκή θαη ελέργεηα Με βάζε ηνπο κεηαζρεκαηηζκνύο ηαρπηήησλ ε νξκή σο p=m, δελ δηαηερείηαη: Έζησ πιαζηηθή θξνύζε ζσκαηηδίσλ κε κάδα m θαη =, =- m m m p Σην ζύζηεκα θέληξνπ κάδαο: p αξρ = p ηει =0 Σε ζύζηεκα αλαθνξάο πνπ θηλείηαη κε ηαρύηεηα : m m p 0 0

17 Σύγρξνλε Φπζηθή: Σρεηηθηζηηθή νξκή θαη ελέξγεηα p m m Σρεηηθηζηηθή δύλακε F dp d d d ( m) Γηα επζύγξακκε θίλεζε: F d d m ma 3/ F 3 ma 7

18 Σύγρξνλε Φπζηθή: Σρεηηθηζηηθή νξκή θαη ελέξγεηα Στεηηθηζηηθή ελέργεηα Γηα << 8

19 Σύγρξνλε Φπζηθή: Σρεηηθηζηηθή νξκή θαη ελέξγεηα Στεηηθηζηηθή ελέργεηα E K m Σρεηηθηζηηθή Κιαζηθή αιιά Αλ m=0, ηόηε Ε=p π.ρ. γηα θσηόληα 9

20 Σύγρξνλε Φπζηθή: Τεηραδηαλύζκαηα - Αλαιιοίωηες Ποζόηεηες Σύζηεκα αλαθνξάο κε = Αλαιινίσηε πνζόηεηα 0

21 Σύγρξνλε Φπζηθή: Τεηξαδηαλύζκαηα - Αλαιινίσηεο Πνζόηεηεο Αλαδεηνύκε πνζόηεηεο νη νπνίεο λα κεηαζρεκαηίδνληαη ζε θηλνύκελν ζύζηεκα αλαθνξάο κε ηνλ ίδην ηξόπν όπσο ην ηεηξαδηάλπζκα (,y,z,). Τν πξώην κέξνο απνηειεί έλα «απιό» δηάλπζκα (όπσο ην δηάλπζκα ζέζεο) ελώ ην δεύηεξν ζα πξέπεη λα είλαη έλα βαζκσηό κέγεζνο αληίζηνρν ηεο ρξνληθή ζπληζηώζαο. Γηα θάζε ηέηοηο ηεηραδηάλσζκα ζα σπάρτεη κηα αληίζηοητε αλαιιοίωηε ποζόηεηα

22 Σύγρξνλε Φπζηθή: Τεηξαδηαλύζκαηα - Αλαιινίσηεο Πνζόηεηεο Μεηαζρεκαηηζκόο ηεο Ελέξγεηαο

23 Σύγρξνλε Φπζηθή: Τεηξαδηαλύζκαηα - Αλαιινίσηεο Πνζόηεηεο Μεηαζρεκαηηζκόο ηεο Οξκήο 3

24 Σύγρξνλε Φπζηθή: Τεηξαδηαλύζκαηα - Αλαιινίσηεο Πνζόηεηεο Μέηξν 4-δηαλύζκαηνο Αλαιινίσηε πνζόηεηα Αλαιιοίωηε κάδα ή κάδα εξεκίαο E ( p) ( m0 ) Φξήζηκεο κνλάδεο Ελέργεηα Ε : ev Ορκή P : ev/ Μάδα m : ev/ Καη πνιιαπιάζηά ηνπο KeV = 0 3 ev MeV = 0 6 ev GeV = 0 9 ev TeV = 0 ev ev : Η θηλεηηθή ελέξγεηα πνπ απνθηά έλα ειεθηξόλην κεηά από επηηάρπλζή ηνπ ζε δηαθνξά δπλακηθνύ V. 4

25 Σύγρξνλε Φπζηθή: Άιγεβρα ηεηραδηαλσζκάηωλ Σηαζερού ζηότοσ Σύζηεκα Εξγαζηεξίνπ = Σύζηεκα ΚΜ Η αλαιινίσηε πνζόηεηα εθθξάδεηαη σο m m m E * * s E a E b s a b b a 5

26 Σύγρξνλε Φπζηθή: Άιγεβξα Τεηξαδηαλπζκάησλ - Παξαδείγκαηα Παξάδεηγκα : Έλα ειεθηξόλην θαη έλα πνδηηξόλην κε ίζε θαη αληίζεηε νξκή p=.55 GeV/, εμαϋιώλνληαη. Η ζύγθξνπζε δεκηνπξγεί έλα λέν ζσκαηίδην πνπ νλνκάδεηαη J/ς. Πνηα είλαη ε κάδα ηνπ λένπ ζσκαηηδίνπ; e e J / M E o p o Αλαιινίσηε κάδα p o p p.55gev /.55GeV / 0 Δηαηήξεζε νξκήο E o E E Δηαηήξεζε ελέξγεηαο.55gev (0.5MeV ). GeV 4 E E p m 55 e.55.55gev 3. GeV M Ίζεο κάδεο ίζεο νξκέο 6

27 Σύγρξνλε Φπζηθή: Άιγεβξα Τεηξαδηαλπζκάησλ - Παξαδείγκαηα Πνηα είλαη ε κέγηζηε ηαρύηεηα ελόο ζώκαηνο ώζηε ε θηλεηηθή ηνπ ελέξγεηα λα πεξηγξάθεηαη από ηε κε ζρεηηθηζηηθή έθθξαζε κε ζθάικα κηθξόηεξν ηνπ %; Πόζε είλαη ε θηλεηηθή ελέξγεηα ζε απηήλ ηελ πεξίπησζε γηα έλα ειεθηξόλην θαη γηα έλα ζσκαηίδην α (ππξήλαο He); Σε πνηεο ππξεληθέο δηαζπάζεηο είλαη επηβεβιεκέλε ε ρξήζε ζρεηηθηζηηθώλ εθθξάζεσλ; Σηηο δηαζπάζεηο α, β, θαη ζηηο δύν, ή ζε θακία από απηέο. Κιαζηθή έθθξαζε: Σρεηηθηζηηθή έθθξαζε: E k E k m m ( ) n 3 4 / ( ) m... ( ) m m n( n ) n! 8... Επνκέλσο Γηα ειεθηξόληα E e k ( ) m e 3.4 KeV E Γηα ζσκαηίδηα α a k ( ) m a 5 MeV 7

28 Σύγρξνλε Φπζηθή: Άιγεβξα Τεηξαδηαλπζκάησλ - Παξαδείγκαηα Σηνπο ππξήλεο ε θηλεηηθή ελέξγεηα ησλ δέζκησλ λνπθιενλίσλ είλαη κέρξη 0 MeV. Υπνινγίζηε ηελ επίδξαζε ηεο θίλεζεο απηήο αλ είλαη παξάιιειε, κε ίδηα ή αληίζεηε θνξά, κε δέζκε πξσηνλίσλ θηλεηηθήο ελέξγεηαο 5 GeV. Πνηα είλαη ε δηαθνξά ζηελ δηαζέζηκε ελέξγεηα ζην θέληξν κάδαο γηα ηηο ηξεηο πεξηπηώζεηο (θίλεζε λνπθιενλίνπ κε ίδηα θνξά, αληίζεηε, αθηλεζία) Θεσξήζηε ηε κάδα ησλ λνπθιενλίσλ ίζε κε GeV/ E m ( p p) ( )( m m m m ) Φξεζηκνπνηνύκε ζύζηεκα κε = m =m = GeV ε =+5=6 GeV, ε =+0.0=.0 GeV E m 44.6 GeV