Fizika 1 - Villamosmérnöki alapszak

0. zh eredmények (2012-02-06; 2012-02-13)

Eredmények

Tárgy adatok (2012. tavaszi félév)

• Előadók: Orosz László (TTK Fizika Tanszék), Barócsi Attila, Péczeli Imre (TTK Atomfizika Tanszék)
• Tantárgykód: TE11AX01
• Követelmények: 3/1/0/v
• Részletes követelmények
• Kredit: 5
• Nyelv: magyar
• Félévközi számonkérések: 6 kis zh a számítási gyakorlatokon, 1 nagy zh (ápr.19. 8-10h, CH Max, E1A, E1B, E1C, FE; pót zh: május 16. 10-12h)
• Félév végi jegy: íresbeli vizsga.
• Tárgylap
• Keresztfélévre vonatkozó információk

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 keretében tárgyalt mechanika, a hőtan és az elektrodinamika csak az általános ismeretek közlésére szorítkozik. Itt elsősorban az axiomatikus felépítést és annak tapasztalati megalapozását kell megtanítani. A jelenségcentrikus képzést valamennyi előadásnál 15-20 perc, a tárgyhoz tartozó demonstráció segíti.

A tantárgy részletes tematikája (heti bontásban)

1. hét

1. előadás

KÍSÉRLETEK: Kísérletek légpárnás sínen (egyenes vonalú mozgások). Mikola cső. Galilei lejtő, Galilei ejtőzsinór.

AZ ELŐADÁS ANYAGA

BEVEZETÉS: A fizika tárgya és módszerei. Elmélet és megfigyelés. Tér, idő, mérés.

EGYENESVONALÚ MOZGÁSOK: A gyorsulás. Az egyenes vonalú egyenletesen gyorsuló mozgás kinematikai egyenletei. A kinematikai egyenletek levezetése diferenciálszámítással.

SÍKBELI ÉS TÉRBELI MOZGÁS: Koordinátarendszerek és vonatkoztatási rendszerek. Hely, elmozdulás, sebesség és sebességvektor. Kétdimenziós koordinátarendszerek és a helyzetvektor. Az elmozdulás vektor. A sík- és térbeli mozgás sebessége és gyorsulása.

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

• Tankönyvi fejezetek és ellenőrző kérdések

2. hét

2. előadás:

KÍSÉRLETEK: A tehetetlenségi törvény szemléltetése (madzagtépés, diótörés fejen) Erők vektori összegezése.

AZ ELŐADÁS ANYAGA

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

MUNKA: A mechanikai munka definíciója.

3. előadás

AZ ELŐADÁS ANYAGA

MUNKA, ENERGIA, TELJESÍTMÉNY: A kinetikus energia és a munkatétel. A helyzeti (potenciális) energia.. A teljesítmény

• Tankönyvi fejezetek és ellenőrző kérdések

3. hét

4. előadás

KÍSÉRLETEK:Ütközések légpárnás sínen. Rakétamozgás (cseppfolyós nitrogénnal).

AZ ELŐADÁS ANYAGA

KONZERVATÍV ERŐK ÉS A MECHANIKAI ENERGIA MEGMARADÁS :Konzervatív erők és nem-konzervatív erők. A potenciális energia. A gravitációs erő és potenciál. A centrális erőtér. A mechanikai energia megmaradása. Energia diagramok. A mesterséges holdak mozgásának energiaviszonyai. A mozgás pályája, a Kepler törvények (csak röviden!) A szökési sebesség és a kötési energia. Az energia megmaradás súrlódásos rendszerekben, (a mechanikai) energia fogalom általánosítása. A mikroszkopikus és makroszkopikus szemlélet (174.oldal!).

• Tankönyvi fejezetek és ellenőrző kérdések

4. hét

5. előadás

AZ ELŐADÁS ANYAGA

A TÖMEGPOT PERDÜLETE. Centrális erők és a perdület megmaradása.

AZ IMPULZUS MEGMARADÁS : Az impulzus megmaradás. Az erőimpulzus. Az m(t) tömegű testek dinamikája. A rakétamozgás.

ÜTKÖZÉSEK (csak röviden!): Rugalmas és rugalmatlan ütközések. A tömegközéppont és a tömegközéppont tétel kétrészecske ütközések során.

6. előadás

AZ ELŐADÁS ANYAGA

PONTRENDSZEREK DINAMIKÁJA: A tömegközéppont tétel. Pontrendszerek impulzusa, perdülete, energiája. Pontrendszerek dinamikája: Impulzus, perdület, energia megváltoz(tat)ása.

• Tankönyvi fejezetek és ellenőrző kérdések

5. hét

7. előadás

KÍSÉRLETEK: Kísérletek fogó széken. Pörgettyűmozgás.

Megjegyzés: A merev testek dinamikáját a KIEGÉSZÍTÉS-ben elmondottak már jól előkészítették. Itt már csak hivatkozni kell rá: 10.4, 12.2, 12.8, 13.2, 13.5

AZ ELŐADÁS ANYAGA

PONTRENDSZEREK(folyt.) Pontrendszerek perdülete. Pontrendszerek energiája. Megmaradási tételek

A MEREV TEST FORGÓ MOZGÁSÁNAK KINEMATIKÁJA (csak röviden)

Testek általános síkmozgása. A síkbeli forgás kinematikai leírása, a szögsebesség (skalár) és a szöggyorsulás. Gördülés (csúszás nélkül)

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

• Tankönyvi fejezetek és ellenőrző kérdések

6. hét

8. előadás

AZ ELŐADÁS ANYAGA

MEREV TEST FORGÓ MOZGÁSÁNAK DINAMATIKÁJA (folyt.) A tehetetlenségi nyomaték. Az impulzusmomentum (perdület) A forgatónyomaték.

9. előadás

AZ ELŐADÁS ANYAGA

MEREV TESTEK (folyt.)A tehetetlenségi nyomaték és párhuzamos tengelyek tétele (Steiner tétel). Az impulzusmomentum (perdület) megmaradása. A forgó testen végzett munka és a forgási energia. Felületen való gördülés dinamikája. A pörgettyű.

• Tankönyvi fejezetek és ellenőrző kérdések

7. hét

10. előadás

KÍSÉRLETEK:Centrifugál regulátor és szeparátor. Forgó rugalmas gyűrű torzulása. Forgó széken lengő inga. Coriolis erőhatás kimutatása kormozott forgó lappal.

AZ ELŐADÁS ANYAGA

A MOZGÁS LEÍRÁSA GYORSULÓ KOORDINÁTARENDSZERBEN (csak röviden) : 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.

• Tankönyvi fejezetek és ellenőrző kérdések

8. hét

11. előadás

AZ ELŐADÁS ANYAGA

A SPECIÁLIS RELATIVITÁSELMÉLET (Alapfogalmak). A Galilei-transzformáció. A speciális relativitáselmélet posztulátumai. Az órák szinkronizálása. A Lorentz-transzformáció.

12. előadás

AZ ELŐADÁS ANYAGA

A SPECIÁLIS RELATIVITÁSELMÉLET (Kinematika) . A nyugalmi hossz. A mozgó órák aszinkronitása. A sajátidő. Az ikerparadoxon. A kauzalitás abszolút volta.

• Tankönyvi fejezetek és ellenőrző kérdések

9. hét

13. előadás

AZ ELŐADÁS ANYAGA

A SPECIÁLIS RELATIVITÁSELMÉLET (Dinamika): A relativisztikus impulzus. Nyugalmi tömeg. A relativisztikus sebesség összeadás. A relativisztikus energia. Az általános relativitás elmélet alapgondolata

• Tankönyvi fejezetek és ellenőrző kérdések

10. hét

14. előadás

KÍSÉRLETEK:Szabad és gerjesztett csillapított rezgések bemutatása rugós rendszeren. Pohl- féle torziós inga.

AZ ELŐADÁS ANYAGA

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.

15. előadás

KÍSÉRLETEK: Torziós hullámok bemutatása. Hullámkádas kísérletek.. Állóhullámok kimutatása gázokban, Reubens-féle cső. Hullámok visszaverődése hullámkádban. Lebegés jelenségének a bemutatása hangvillával. Ultrahang lebegés (hallható). Chladni ábrák..

Hangspektrum megjelelnítése (Fourier analízis)

AZ ELŐADÁS ANYAGA

HULLÁMMOZGÁS: (1 dimenziós) Hullám leírása rugalmas szálon. A hullámegyenlet megalkotása. 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.

• Tankönyvi fejezetek és ellenőrző kérdések

11. hét

16. előadás

KÍSÉRLETEK:Gázhőmérő. Hővezetés. Hőtágulás (gyűrű-tengely rendszer).

AZ ELŐADÁS ANYAGA

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

HŐMENNYISÉG ÉS HŐMÉRSÉKLET: A hőmérséklet. Az állandó térfogatú gázhőmérő.A hőmennyiség, a hővezetés, a. hőterjedés áramlással, hőterjedés sugárzással

(rövid összefoglalás).Hőfelvétel és fázisátalakulás.

• Tankönyvi fejezetek és ellenőrző kérdések

12. hét

17. előadás

AZ ELŐADÁS ANYAGA

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

18. előadás

AZ ELŐADÁS ANYAGA

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

• Tankönyvi fejezetek és ellenőrző kérdések

13. hét

19. előadás

KÍSÉRLETEK: Kísérletek Stirling motorral (hőerőgép szemléltetése).

AZ ELŐADÁS ANYAGA

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

• Tankönyvi fejezetek és ellenőrző kérdések

14. hét

20. előadás

AZ ELŐADÁS ANYAGA

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

21. előadás

KONZULTÁCIÓS GYAKORLAT

• Tankönyvi fejezetek és ellenőrző kérdések