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