Fizika I. Környezetmérnököknek
1999. Előadások
Fizika I-K.
1. A tárgyprogram legutolsó módosításának kelte: 1999.
2. A tárgy felelős tanszéke és oktatója: Kémiai Fizikai
Tanszék, Dr. Farkas Henrik
3. Heti óraszám: 3+0+0, Követelmény v, kreditérték: (4)
4. A tárgy helye a tantervben: szakmai törzsanyag (kötelező)
5. Kötelező előzetes követelmény: nincs
6. Ajánlott előzetes követelmény: nincs
7. Átfedés más tárgyak programjával: (környezetmérnök
szakon)
8. Tantárgyi követelmények: vizsga
9. Irodalom: Budó Ágoston: Kisérleti fizika I. Tankönyvkiadó;
Farkas H. - Wittmann M. : Fizikai Alapismeretek, Műegyetemi Kiadó Jegyzet,
60947.
10. A tárgy részletes programja:
Rövid program
Bevezetés a fizikához: a fizika tárgya,
módszerei, felosztása, modellek a fizikában.
Tömegpont mechanikája. Kinematika:
alapfogalmak, koordinátarendszerek.
A dinamika axiómái. Erő, erőtörvény,
erőtér. A mozgásegyenlet és alkalmazásai.
Impulzus, impulzusmementum, munka,
energia, teljesítmény, kinetikus energia. Konzervatív erőtér, a mechanikai
energia megmaradása.
Kiterjedt testek mechanikájának alapjai.
Tömegközéppont, tehetetlenségi nyomaték, sűrűség. Merev testek. A rugalmasságtan
alapjai.
Folyadékok és gázok sztatikája és
dinamikája. Nyomás, felhajtóerő, Bernoulli-egyenlet, viszkozitás.
Termodinamika. A termodinamika főtételei.
Mérlegeyenlet.
Transzportfolyamatok alapjai: extenzív
mennyiségek, sűrűségek, áramerősség, áramsűrűség. Lineáris vezetési törvények.
A statisztikus fizika és a kinetikus
gázelmélet alapjai. Fázistér, sokaságok, átlagérték. Termodinamikai valószínűség.
Szabad úthossz. A termodinamikai mennyiségek interpretácója.
Részletes program:
1. Bevezetés
A fizika tárgya és módszerei, fizikai mennyiségek, törvények, modellek
a fizikában. Felosztás különböző szempontok szerint.
1 óra
2. Tömegpont kinematikája
Tömegpont mozgásának kinematikai jellemzése: koordinátarendszer, vonatkoztatási
rendszer, pálya, út, elmozdulás, helyzetvektor, sebességvektor, gyorsulásvektor.
Kapcsolatuk egymással. A helyzetvektor, a sebességvektor és a gyorsulásvektor
nagysága, iránya, komponensei Descartes-rendszer. A gyorsulás tangenciális
és centripetális komponense. Síkbeli polárkoordinátarendszer. Egyenesvonalú
mozgás, egyenletes mozgás.
2 óra
3. Tömegpont dinamikájának alapjai.
A mechanika axiómái. Inerciarendszer. A tomeg és a sőly. Sálytalanság.
Erő, erőtér. Erőtörvények: lineáris rugalmas erőtörvény, srlódás, közegellenálláős,
földi nehézségi erőtér, általános tönmegvonzás.nyugvó elektromos töltések
kölcsönhatása (Coulomb-törvény). Mozgásegyenlet. Kezdeti feltételek. Kényszerfeltételek,
kényszererők: felület, kötél, csiga. Mozgó vonatkoztatási rendszerek: Galilei
transzformáció, tehetetlenségi erők.
5 óra
4. Impulzus és impulzusmomentum.
Imppulzus (lendület). Impulzustétel és alkalmazásai. Impulzusmomentum
(perdület). fForgatónyomaték. Impulzusnyomaték tétele. Centrális erőtér.
Kepler törvényei.
2 óra
5. Munka, energia
Munka, teljesítmény. Kinetikus (mozgási) energia és a kinetikus energia
tétele (munkatétel). Konzervatív erőtér, potenciális (helyzeti) energia.
A mechanikai energia megmaradásának tétele. Hamilton-függvény. Disszipatív
erők.
3 óra
6 Alkalmazásaok.
Hajítás, szabadesés súrlódással, harmonikus rezgőmozgás, csillapított
rezgés, gerjesztett rezgés. Fonálinga. Körmozgás gravitációs erőtérben.
3 óra
7. Kiterjedt testek mechanikájának alapjai.
Pontrendszerek és kontinuumok. Sűrűség. Külső és belső erők. Tömegközéppont.
Tehetetlenségi nyomaték. Kiterjedt test impulzusa és az impulzustétel.
Impulzusnyomaték tétele. Kiterjedt test energiája, a mechanikai energia
megmaradásának tétele.
3 óra
8. Merev testek
Transzláció, rotáció. Rögzített tengely körül forgó merev test. Analógia
a haladó és a forgó mozgás között. Alkalmazások: fizikai inga, torziós
inga.
3 óra
9. Rugalmas testek, szilárd testek. Rugalmassági jellemzők. Egyszerű nyújtás,
egyszerű ny1rás. Szilárd testek feszültség-deformáció diagramja.
1 óra
8. Folyadékok és gázok mechanikája
Fluidumok. Ideális fluidum. Inkompresszibilis fluidum. Fluidumok sztatikája,
hidrosztatikai nyomás, barometrikus formula. Felhajtóerő, úszás. Fluidumok
áramlása. Áramvonalak. Leírás álló és együttmozgó rendszerben. Az általános
mérlegegyenlet: áramerősség, áramsűrűség. Konvektív áram. Viszkozitás.
Turbulencia. Közegellenállás, dinamikai felhajtóerő.
6 óra
9. Termodinamikai a
Alapfogalmak: Állapotjellemzők, állapotegyenletek. Empirikus hőmérséklet.
Hőtágulás. Kölcsönhatás, termikus egyensúly és folyamat, körfolyamat. Nulladik
főtétel. Hő, belső energia. A termodinamika első főtételen. Hőkapacitás,
fajhő. Kvázisztatikus, reverzibilis és irreverzibilis folyamatok. Hőerőgép,
hútőgép, hőszivattyú. Hatásfok. A termodinamika második főtéetele. Termodinamikai
hőmérséklet. Az Entrópia. . Az entrópia növekedésének tétele. Entrópiaprodukció.
Termodinamikai erők, áramok, lineáris vezetési törvények. Exergia.
7 óra
10. A statisztikus fiziak alapjai
Fázistér, fázisfüggvény. Sokaságok, átlagok. Mikroállapot és makroállapot.
Termodinamikai valószínűség. Maxwell-Boltzmann eloszlás. Az ekvipartíció
tétele. Boltzmann faktor. A hőmérséklet, belső energia, hőkapacitás, entrópia
statisztikus interpretációja. Az idális gáz állapotegyenletei.
6 óra