TT-1-554-14 FIZIKA I.

1. Belépõ és vizsgakérdések:
   

   Mechanika belépõkérdések

   Mechanika vizsgakérdések

   Elektrodinamika belépõkérdések

   Elektrodinamika vizsgakérdések

2. A tárgyprogram legutolsó módosításának kelte: 1997. október 2.
   
   
3. A tárgy felelõs tanszéke és oktatói:
   
   • Kémiai Fizika Tanszék,
     • Dr. Noszticzius Zoltán egyetemi tanár
     • Dr. Farkas Henrik egyetemi docens
       
       
4. Heti óraszám: 4 óra ea., követelmény: vizsga, nincs gyakorlati jegy, kredit érték: (4)
   
   
5. A tárgy helye a tantervben: 1. modul
   
   
6. Kötelezõ elõzetes követelmény: Matematika II. (TT -1-918), differenciálegyenletek
   
   
7. Ajánlott elõzetes, vagy ajánlott együttes követelmény: nincs
   
   
8. Átfedés más tárgyak programjával: nincs
   
   
9. Tantárgyi követelmények:
   
   • Félévközi követelmény: Az órák látogatása javasolt, de félévközi tudásfelmérés nincs.
   • Vizsga: A félévvégi vizsga szóbeli formában történik tételek alapján. A szóbeli vizsgán felkészülési idõ áll rendelkezésre, ahol a vizsgázónak lehetõsége van a kapott vizsgatételek vázlatos kidolgozására.
     
     
10. Irodalom:
    Láng László (szerk.): Kísérleti Fizika 60930
    tanszéki segédanyagok (a tanszéken kaphatók):
    Farkas Henrik - Wittmann Marian: Fizika I., jegyzetkiegészítés
    Noszticzius Zoltán - Wittmann Marian: Elektrodinamika, jegyzetkiegészítés
    
    
11. Részletes tárgyprogram:

1. MECHANIKA

• Alapfogalmak
• Testmodellek. Pontmechanika. Kinematika - dinamika - sztatika.
• Vonatkoztatási rendszer és koordinátarendszer.
• Descartes-koordinátarendszer. Polárkoordinátarendszer.
• Koordinátatranszformációk.

2 óra

• Pontkinematika
• Helyvektor, elmozdulás, út. Sebesség. Átlagsebesség.
• Egyenesvonalú mozgás, egyenletes mozgás.
• Gyorsulás. Egyenletesen gyorsuló mozgás.
• Szögsebesség és szöggyorsulás síkbeli mozgásnál és merev test forgó mozgásánál.
• Tangenciális és centripetális gyorsulás. Simuló kör.
• Körmozgás. Egyenletes körmozgás.

2 óra

• A dinamika axiómái
• Az I. axióma. Inerciarendszer. A II. axióma. Erõ és tömeg. Súly és súlytalanság. Súlyos és tehetetlen tömeg. A III. axióma.
• Az erõk szuperpozíciójának elve.
• Erõtörvény. Példák erõtörvényekre.
• Mozgásegyenlet. (Példák a mozgásegyenletek alkalmazásaira: lásd késõbb.)

2 óra

• Tehetetlenségi erõk
• A mozgásegyenlet nem-inerciarendszerekben. Transzlációs tehetetlenségi erõ, centrifugális erõ.

1 óra

• Pontrendszerek és kontinuumok alapfogalmai
• Belsõ és külsõ erõk. A pontrendszer mozgásegyenlete.
• A tömegközéppont fogalma. Súlypont.

1 óra

• Impulzus és impulzusmomentum
• Tömegpont impulzusa. Kiterjedt test impulzusa.
• Impulzustétel pontra és kiterjedt testre. A tömegközéppont tétele.
• Impulzusmegmaradási tétel.
• Vektor momentuma. Vonatkoztatási pont, kar.
• Impulzusmomentum. Erõmomentum: forgatónyomaték. Az impulzusmomentum tétele pontra és kiterjedt testre. Az impulzusmomentum megmaradásának tétele. Centrális erõtér.

2 óra

• Munka és energia. Konzervatív erõtér
• Tömegponton végzett munka. Teljesítmény, átlagteljesítmény.
• Energia, energiamegmaradás. Tömegpont és pontrendszer kinetikai energiája. A kinetikai energia tétele.
• Konzervatív erõtér. Potenciális energia. Erõvonalak és ekvipotenciális felületek. Gravitációs tér térerõssége és potenciálja.
• Mechanikai energia. A mechanikai energia megmaradási tétele. A konzervatív erõtér kritériumai.
• Hamilton-függvény, Hamilton-egyenletek konzervatív erõtérben mozgó tömegpontra.
• Disszipatív erõk.

4 óra

• Példák, alkalmazások.
• Mozgás homogén erõtérben.
• Rezgõmozgások: harmonikus, csillapodó, gerjesztett rezgés.
• Nyugvó kényszerek. Felület. Nyújthatatlan kötél.
• Matematikai inga. Síkinga. Kúpinga.
• Ponttöltés mozgása mágneses térben.
• A bolygómozgás.
• Súrlódás. Görbült lejtõ. Síklejtõ.

4 óra

• Merev testek
• Transzláció és rotáció. Általános mozgás.
• Tengelyre vonatkozó tehetetlenségi nyomaték. Merev test forgása rögzített tengely körül. Forgási energia. Fizikai inga. Torziós inga.
• Merev testre ható erõ eltolhatósága. Egyenértékû erõrendszer. Erõpár.

2 óra

• A kontinuummechanika alapjai
• A kontinuum mozgásának leírása. A mozgás felbontása haladó mozgásra, forgásra és alakváltozásra.
• Térfogati és felületi erõk. A kontinuum mozgásegyenlete. Feszültségtenzor. Húzó- és nyírófeszültségek.
• A dilatációs tenzor.

3 óra

• Rugalmas testek
• Hooke törvény.
• Egyszerû nyújtás. Harántkontrakció. Young-modulus és Poisson-arány.
• Egyszerû nyírás: torziós modulus.

2 óra

• Fluidumok
• Folyadékok és gázok sztatikája. Arkhimédész törvénye, úszás.
• Ideális és viszkózus fluidum. Áramlási jellemzõk. Mozgásegyenletek.
• Kontinuitási egyenlet és alkalmazása áramlási csõre.
• A kinetikai energia tételének alkalmazása ideális fluidum áramlására: Bernoulli-egyenlet. Alkalmazások.
• Viszkozitás. Viszkózus fluidum mozgásegyenlete: a Navier-Stokes-egyenlet. Stacionárius áramlás hengeres csõben.
• Közegellenállás. Hidrodinamikai felhajtóerõ.
• Turbulencia.

5 óra

2. ELEKTRODINAMIKA

• A Maxwell-egyenletek lokális és globális alakja. Az elektrodinamika felosztása a Maxwell-egyenletek alapján. Elektromos alapjelenségek. Megosztás és polarizáció. Coulomb törvénye. Elektrosztatikus erõtér. Pontszerû töltés tere.

1 óra

• Az elektromos megosztás vektora. A dielektromos indukció fluxusa, az elektrosztatika elsõ alaptörvénye, Gauss-tétel. Elektromos töltéssûrûség. Elektromos feszültség. Az elektrosztatika második alaptörvénye,
  az elektromos potenciál.

1 óra

• Ekvipotenciális felületek. A töltés elhelyezkedése, a térerõsség és a potenciál a vezetõkön. Vezetõ gömb erõtere, potenciálja, csúcshatás. Kapacitás, kondenzátorok. Kondenzátorok soros és párhuzamos kapcsolása. Eredõ kapacitás.

1 óra

• Az elektromos dipólus. Tetszõleges töltésrendszer potenciálja. Az elektromos tér energiája.

1 óra

• Elektromos tér anyagi közegben. Elektromos szuszceptibilitás és permittivitás. A dielektromos polarizáció vektora.

1 óra

• Stacionárius elektromos áramok. Az általános Kirchhoff-féle csomóponti- és huroktörvények levezetése a Maxwell-egyenletekbõl. (Lokális alakok.) Elektromos áram fémekben. Ohm törvénye. Áramforrások. Az áramkör aktív és passzív tagjai. A Kirchhoff-féle huroktörvény ohmikus ellenállások és ideális telepek esetén.

1 óra

• Az áramsûrûség fogalma. Az Ohm-törvény differenciális alakja. Az elektromos áram elektrolitokban, Faraday törvényei, elektromos áram gázokban. A félvezetõk áramvezetése, a sávmodell.

1 óra

• Az elektromos áram munkája és teljesítménye, Joule törvénye. Érintkezési elektromosság. Termoelektromos jelenségek.

1 óra

• Stacionárius áram mágneses tere. Az Oersted kísérlet. Az Ampere-féle gerjesztési és a Biot-Savart törvény. A mágneses tér erõhatása áramtól átfolyt vezetõre és mozgó töltésre. Áramok közötti erõhatások.

1 óra

• Magnetosztatika, magnetosztatikai tér anyagi közegben. Anyagok mágneses tulajdonságai. Elektromágneses tér anyagi közegben.

1 óra

• Az elektromágneses indukció, kölcsönös indukció, önindukció.

1 óra

• Indukciós tekercs és mágneses tér energiája. Váltakozó áramok, váltakozó áramú áramkörök.

1 óra

• Komplex számítási mód. A váltakozó áram munkája, teljesítménye.

1 óra

• Gyorsan változó elektromágneses terek. Rezgõkör, elektromágneses hullámok. A hullámegyenlet levezetése a Maxwell-egyenletekbõl.

1 óra

• A töltés- és energiamérleg levezetése a Maxwell-egyenletekbõl.

1 óra