Fizika 1 keresztfélév - Villamosmérnöki alapszak

Tárgy adatok (2011. őszi félév)

• Előadók: Dr. Bokor Nándor (TTK Fizika Tanszék)
• Tantárgykód: TE11AX01
• Követelmények: 3/1/0/v
• Kredit: 5
• Nyelv: magyar
• Félévközi számonkérések:

6 kis zh (gyakorlatokon - ezekből 5 számít), 1 nagy zh

• Félév végi jegy: írásbeli vizsga.
• Tárgylap

• 2012. ősz, 0.zh eredmények

• 2012. ősz, a nagy zh-ra gyakorlásnak kiadott feladatok

• 2012. ősz, nagy zh eredmények

A tantárgy célkitűzése

A Fizika tantárgy célja a mérnökképzésben kettős. Egyrészt meg kell ismertetni a hallgatóságot azokkal a fizikai törvényekkel és összefüggésekkel, amelyek a konkrét műszaki problémák megoldásának az elvi hátterét adják. Másrészt ezek a törvények (és elvek) általánosságuknál fogva maghatározzák az adott kor modern természettudományos világképét is, így ennek kialakítása ugyancsak fontos feladat a mérnökképzés folyamatában. Mindez alapvetően hozzájárul a műszaki értelmiség társadalmi hitelének és tudományos presztízsének a magalapozásához.

A Fizika 1 a "Hudson-Nelson: Útban a modern fizikához" tankönyv fejezeteit követi.

A tantárgy részletes tematikája (heti bontásban)

1. hét

1. előadás (Hudson-Nelson 1-2. fejezet):

BEVEZETÉS: A fizika tárgya és módszerei. Elmélet és megfigyelés

EGYENESVONALÚ MOZGÁSOK: Tér és idő mérése. Mértékegységek átszámítása. Koordinátarendszerek és vonatkoztatási rendszerek. Hely, elmozdulás, sebesség és sebességvektor. A gyorsulás. Az egyenes vonalú egyenletesen gyorsuló mozgás kinematikai egyenletei. A kinematikai egyenletek levezetése diferenciálszámítással. Az elmozdulás, sebesség és gyorsulás közötti összefüggés grafikus értelmezése. A dimenzióanalízis

SÍKBELI ÉS TÉRBELI MOZGÁS: Kétdimenziós koordinátarendszerek és a helyzetvektor. Az elmozdulás vektor. A sík- és térbeli mozgás sebessége és gyorsulása.

KÖRMOZGÁS: Síkbeli polár koordináták. A körmozgás sebessége és gyorsulása. Általános görbe vonalú mozgás

2. előadás (Hudson-Nelson 5-6. fejezet):

A NEWTON-FÉLE MOZGÁSTÖRVÉNYEK: Megfigyelések és kísérletek a pontszerű részecskék mozgására vonatkozóan. Az impulzus. Newton második törvénye. Tömeg és súly. Newton második törvényének alkalmazása. Súrlódás. Newton harmadik törvénye

2. hét

3. előadás (Hudson-Nelson 6. fejezet):

MUNKA, ENERGIA, TELJESÍTMÉNY: A munka. A kinetikus energia és a munkatétel. A helyzeti (potenciális) energia. A súrlódási erő és a súrlódási hő. A teljesítmény, a hatásfok

KONZERVATÍV ERŐK ÉS AZ ENERGIA MEGMARADÁS : Konzervatív erők és nem-konzervatív erők. A a potenciális energia. A mechanikai energia megmaradása. Energia diagramok.

3. hét

4. előadás (Hudson-Nelson 6., 16. fejezet):

KONZERVATÍV ERŐK ÉS AZ ENERGIA MEGMARADÁS : A mesterséges holdak mozgásának energiaviszonyai. A mozgás pályája, a Kepler törvények. Centrális erők és perdületmegmaradás. A szökési sebesség és a kötési energia. Az energia megmaradás súrlódásos rendszerekben.

5. előadás (Hudson-Nelson 8-9. fejezet):

AZ IMPULZUS MEGMARADÁS: Az impulzus megmaradás. Az erőimpulzus. Folytonosan változó impulzus. A rakétamozgás.

ÜTKÖZÉSEK: Rugalmas és rugalmatlan ütközések. A tömegközéppont és a tömegközéppont tétel.

4. hét

6. előadás (Hudson-Nelson 9. fejezet + kiegészítés):

PONTRENDSZEREK DINAMIKÁJA (KIEGÉSZÍTÉS A KÖNYVHÖZ): Pontrendszerek impulzusa. Pontrendszerek perdülete. Pontrendszerek energiája. Megmaradási tételek

5. hét

7. előadás (Hudson-Nelson 10-11. fejezet):

A MEREV TEST FORGÓ MOZGÁSÁNAK KINEMATIKÁJA: A forgás kinematikai leírása. Testek általános mozgása. A forgó mozgásra vonatkozó kinematikai összefüggések. Gördülés (csúszás nélkül)

A FORGÓ MOZGÁS DINAMIKÁJA: Rögzített (szimmetria) tengely körül forgó merev test mozgása. A szögsebesség vektor.

8. előadás (Hudson-Nelson 10-11. fejezet):

A FORGÓ MOZGÁS DINAMIKÁJA: A forgatónyomaték. A tehetetlenségi nyomaték. párhuzamos tengelyek tétele (Steiner tétel). Az impulzusmomentum (perdület). Rögzített szimmetriatengelye körül forgó merev test mozgása. Az impulzusmomentum (perdület) megmaradása. A forgó testen végzett munka és a forgási energia. Felületen való gördülés. A pörgettyű

6. hét

9. előadás (Hudson-Nelson 14. fejezet):

A MOZGÁS LEÍRÁSA GYORSULÓ KOORDINÁTARENDSZERBEN: Egyenes vonalú gyorsuló koordinátarendszerek. Forgó koordinátarendszerek. A centrifugális erő és a Coriolis erő. A Föld forgásából származó effektusok: a Foucault inga, lövedékek mozgása, a ciklonok kialakulása.

7. hét

10. előadás (Hudson-Nelson 15. fejezet):

REZGÉSEK: Egyszerű harmonikus rezgő mozgás. A harmonikus rezgő mozgás energiaviszonyai. Példák (fonálinga, torziós inga, fizikai inga). Csillapított és gerjesztett rezgések, rezonancia. Rezgések összeadása, Fourier spektrum.

11. előadás (Hudson-Nelson 18. fejezet):

HULLÁMMOZGÁS (RUGALMAS ANYAGBAN ÉS GÁZOKBAN): (1 dimenziós) Hullám leírása rugalmas szálon. A hullámegyenlet. A hullámegyenlet általános megoldása. Harmonikus hullámok. Síkbeli és térbeli hullámok. Hullámok visszaverődése. A szuperpozíció elve, állóhullámok. A Doppler jelenség. A lökéshullámok. A lebegés. dB skála.

8. hét

12. előadás (Hudson-Nelson 41. fejezet):

A SPECIÁLIS RELATIVITÁSELMÉLET . A Galilei-transzformáció. A speciális relativitáselmélet posztulátumai. Az órák szinkronizálása. A Lorentz-transzformáció. Az egyidejűség relativitása. A nyugalmi hossz. A mozgó órák aszinkronitása. A sajátidő. Az ikerparadoxon. A kauzalitás abszolút volta.

9. hét

13. előadás (Hudson-Nelson 41. fejezet):

A SPECIÁLIS RELATIVITÁSELMÉLET . Minkowski-diagram. Hosszkontrakció, idődilatáció tárgyalása Minkowski-diagramon. Nevezetes paradoxonok. A relativisztikus sebesség összeadás.

14. előadás (Hudson-Nelson 41. fejezet):

A SPECIÁLIS RELATIVITÁSELMÉLET (dinamika): A relativisztikus impulzus. A relativisztikus energia. Az általános relativitás elmélet alapgondolata.

10. hét

15. előadás (Hudson-Nelson 19-20. fejezet):

AZ IDEÁLIS GÁZ ÉS A KINETIKUS GÁZELMÉLET: Az ideális gáz. Az ideális gázmodell.

HŐMENNYISÉG ÉS HŐMÉRSÉKLET: A hőmérséklet. Az állandó térfogatú gázhőmérő. A hőmennyiség. Hőfelvétel és fázisátalakulás. Hővezetés. Hőterjedés áramlással. Hőterjedés sugárzással.

11. hét

16. előadás (Hudson-Nelson 21. fejezet):

A TERMODINAMIKA ELSŐ FŐTÉTELE: Alapfogalmak. A hő, az energia, a munka és az első főtétel. Reverzibilis és irreverzibilis folyamatok. Speciális folyamatok és mólhőik.

17. előadás (Hudson-Nelson 21. fejezet):

A TERMODINAMIKA ELSŐ FŐTÉTELE: Szabadsági fokok és az ekvipartíció tétele. Szilárd testek fajlagos hőkapacitása. A hőkapacitások hőmérsékletfüggése és a kvantált energiaskála.

12. hét

18. előadás (Hudson-Nelson 22. fejezet):

A TERMODINAMIKA MÁSODIK FŐTÉTELE : A második főtétel. A Carnot körfolyamat.

13. hét

19. előadás (Hudson-Nelson 22. fejezet):

A TERMODINAMIKA MÁSODIK FŐTÉTELE : Hőerőgépek hatásfoka. Néhány hőerőgép típus. Az elérhető legnagyobb hatásfok, a Carnot körfolyamat hatásfoka. A Kelvin-féle abszolút hőmérsékleti skála. A termodinamika harmadik főtétele.

20. előadás (Hudson-Nelson 23. fejezet):

AZ ENTRÓPIA : Entrópia makroszkópikus szempontból. Entrópia vizsgálata mikroszkópikus szempontból. Az entrópia és a nem felhasználható energia. Entrópia és információ. Örökmozgók.

14. hét

21. előadás

TARTALÉK

Számítási gyakorlatok

• Gyakorlatokon megoldandó és ajánlott példák felsorolása