1

Fizika

Predavač:

Dr. sc. Robert Beuc

Institut za fiziku, Bijenička cesta 46

2

kTRVR

RfR

mc

eNk

ci

c

cc

c

/)(exp)(

)(4)(

'

222

2

)R(V)R(V)R( if

ω)R( c

,

2

2)(

3

2)( c

i

c RDge

mRf

12 32

2

0 0

32 2, ,

3

E

kTk T kT E e dE b b E dbc m

P

fi

ifkk,

)()(

z

)z(H)z(LkT/)R(Vexp

)R()R(

)R,R(FR

z

)z(H)z(LkT/)R(Vexp

)R(

)R(fRkT/)R(Vexp

)R(

)R(fRzπ

mc

eπN)ω(k

i''

i'i'

1

21

212

1

2

2

22

21

1

12

123

2

2

12

,

21221 )()(3

2),( RDRD

ge

mRRF

i

3

2

0

1

2

2

0

1

(iA

Ai(

3

3

t

)ztdte)z(H

t

)ztdte)z(L

t/

t/

3

2

3

12

1

4

3

2

R

R

ω)R(dRkT

μ)ω(z

3

Što nam sve objašnjava fizika ?

Kako rade laseriKako nastaje duga

Koliko su udaljene

zvjezdane magliceKako nastaje zvuk

4

Arhimed (287.-212. p.n.e.)

Sir Isaac Newton

(1643.-1727.)

Niels (Henrik David) Bohr

(1885.-1962.)

Albert Einstein

(1879.-1955.)

Zadnje 2294 godine fizike

5

Što ćemo raditi u prvom

semestru?• fizikalne veličine i jedinice

• mehanika krutog tijela

• sile, moment sile, poluge u terapiji

• elastične deformacije, elastična svojstva kosti, krvnih žila i mišića

• mehanika tekućina i plinova; hidrostatika

• zakoni idealnog plina, pojave u vezi s napetošću, viskozna svojstva, difuzija

• akustika i ultrazvuk

• termodinamika biološkog sustava

• osnove elektriciteta i magnetizma

• elektromagnetizam, elektromagnetsko zračenje

6

Što u drugom semestru?

Uvod u elektroniku

• izmjenične struje

• elektrokemijske pojave

• fiziološko djelovanje električne struje

• osnovni elektronički elementi i sklopovi

• generatori različitih impulsa

• osnovni uređaji u elektroterapiji

• metode elektroterapije

• učinci električne struje i zaštita

7

Što ćemo naučiti?

• imenovati i razlikovati fizikalne veličine i jedinice,

• opisati fizikalne zakone važne za funkciju ljudskog tijela,

• prepoznati i definirati ulogu sila i poluga,

• opisati i diskutirati o fizikalnim svojstvima krutih tijela, tekućina i plinova,

• opisati i diskutirati o fizikalnim svojstvima kostiju, mišića, krvnih žila,

• uočiti važnost i opisati termodinamiku biološkog sustava,

• prepoznati i opisati elektrokemijske pojave i fiziološko djelovanje električne struje,

• prepoznati, opisati i usporediti elektroterapijske metode te opremu i uređaje koji se za to upotrebljavaju.

8

Razumijevanje fizike ljudskog tijela

9

Popis literature potrebne za

studij i polaganje ispita

• Jakobović, Z.: Fizika i elektronika - odabrana

poglavlja za studije Visoke zdravstvene škole.

Zagreb: Visoka zdravstvena škola, 1997.

• Brnjas-Kraljević, J.: Fizika za studente medicine.

Zagreb: Medicinska naklada, 2001.

10

Mrzim definicije

Fizikalne veličine, mjerne jedinice

11

Da li da uključim 6V ili 600 V ?

12

Fizikalne veličine

Fizikalne veličine su poseban naziv za objektivna svojstva

materijalnog svijeta.

Osnovne, iskustvene veličine :

vrijeme, duljina, masa, temperatura, električni naboj …

Dvije skupine fizikalnih veličina: skalarne i vektorske.

masa 4 kg brzina 3 m/s

13

Znak fizikalne veličine

Jedno koso (kurzivno)

slovo

Brojčana

vrijednost fizikalne

veličine

Mjerna

jedinica

L= 14,5 m

štokolik

o

čega

14

Znak fizikalne veličine

Jedno koso (kurzivno)

slovo

Brojčana

vrijednost fizikalne

veličine

Mjerna

jedinica

M = 64,3 kg

mas

a Šezdeset i četiri

cijela tri

kilograma

15

1. 3. Izvedene jedinice SIbez posebnih naziva

i znakova

1. 2. Izvedene jedinice SI s posebnim nazivima

i znakovima

1. Jedinice Me|unarodnog sustava (jedinice SI)

1. 1. Osnovne jedinice SI

2. Decimalne jediniceod jedinica SI

Predmeci za tvorbudecimalnih jedinica 5. Slo`ene jedinice

4. Decimalne jediniceod nekih iznimno

dopu{tenih jedinica

3. Iznimno dopu{tene jediniceizvan SI

ZAKONITE MJERNE JEDINICEU REPUBLICI HRVATSKOJ

16

metar [m] je osnovna jedinica duljine. To je udaljenost koju svjtlost pređe u

vakuumu u 1/299792458 sekundea.

kilogram [kg] je osnovna jedinica mase. To je masa međunarodnog etalona

cilindričnog oblika, napravljenog od iridiuma i platine koji se čuva u Sevresu,

Francuska.

sekunda [s] je osnovna jedinica vremena.. To je vrijeme 9192631770 vibracijskih

perioda atoma cezija 133Cs.

amper [A] je osnovna jedinica jakosti električne struje.To je jakost struje koja

prolazi kroz dva bskonačno duga i beskonačno tanka paralelna vodića u vakuumu

i stvara silu između njih od 2*107 N (newtona) po metru dužine. Nazvana je po

francuskom fizičaru Andre Ampereu (1775-1836).

kelvin [K] je osnovna jedinica za temperature. To je 1/273.16 termodinamičke

temperature trojne točke vode. Nazvana je po škotskom matematičaru I fizičaru

William Thomson 1st Lord Kelvin (1824-1907).

mole [mol] je osnovna jedinica tvari. To je količina tvari koja sadrži toliko

elementarnih jedinica koliko je atoma u 0.012 kg ugljika 12C.

candela [cd] je osnovna jedinica intenziteta rasvjete.

Definicije sedam osnovnih SI jedinica

17

Veličinske jednadžbe, izvedene mjerne jedinice

Odnosi između fizikalnih veličina mogu se navoditi opisno, ali je

Najpouzdanije navoditi ih pomoću matematičkih jednadžbi između

fizikalnih veličina, veličinskih jednadžbi.

v=brzina s=put t=vrijeme

s

mv

ts

v Za mjerne jedinice vrijedi ista jednadžba

t

sv

Mjerna jedinica za brzinu

18

Znak Veza sa drugim jedinicama Jedinica za veličinu

bekerel Bq s-1 radioaktivnost

Celzijev stupanj oC K temperatura

džul J N m rad, toplina, energija

henri H Wb/A induktivnost

herc Hz s-1 frekvencija

kulon C A s elektricitet

njutn N Kg m/s2 sila

om Ω V/A električni otpor

radijan rad 1 kut

paskal Pa N/m2 tlak

tesla T N/(A m) magnetska indukcija

vat W J/s snaga

volt V W/A električni napon

Neke izvedene SI jedinice s posebnim nazivima

19

Decimalne jedinice od jedinica SI

Koliko kilograma ima mrav ?

Koliko metara je duga bubamara ?

Koliko je milimetara od Zagreba

do Splita?

20

10n Prefiks Simbol Naziv Decimalni ekvivalent

1024 jota Y kvadrilijun 1 000 000 000 000 000 000 000 000

1021 zeta Z trilijarda 1 000 000 000 000 000 000 000

1018 eksa E trilijun 1 000 000 000 000 000 000

1015 peta P bilijarda 1 000 000 000 000 000

1012 tera T bilijun 1 000 000 000 000

109 giga G milijarda 1 000 000 000

106 mega M millijun 1 000 000

103 kilo k tisuču 1 000

102 hekto h sto 100

101 deka da deset 10

100 jedan 1

21

400 km = 400 000 m 3 hl = 300 l

3 t = 3 000 kg512 Mb ≈ 512 000 000 b

104 = 10000

22

10n Prefiks Simbol Naziv Decimalni ekvivalent

100 jedan 1

10−1 deci d desetina 0.1

10−2 centi c stotnina 0.01

10−3 mili m tisućina 0.001

10−6 mikro µ (u) milijuntina 0.000 001

10−9 nano n milijarditina 0.000 000 001

10−12 piko p bilijuntina 0.000 000 000 001

10−15 femto f bilijarditina 0.000 000 000 000 001

10−18 ato a trilijuntina 0.000 000 000 000 000 001

10−21 zepto z trilijarditina 0.000 000 000 000 000 000 001

10−24 jokto y kvadrilijuntina 0.000 000 000 000 000 000 000 001

23

1 mm = 0,001 m0,1 nm = 0,000 000 000 1 m

2 dl = 0,2 l3 μg = 0,000 003

10-4 = 1/10000 =0,0001

24

Dimenzije u svijetu koji nas okružuje

25

Iznimno dopuštene jedinice izvan SI

rad10800

Naziv Znak Veza s jedinicama SI Jedinica za veličinu

morska milja 1852 m duljina

astronomska jedinica 1 ,495 9787 1011 m

ar a 100 m2 ploština

hektar ha 10 000 m2

litra 1 L 10-3 m3 = dm3 obujam

stupanj 1o kut

minuta 1`

sekunda 1``

gram g 10-3 kg masa

tona t 103 kg

minuta min 60 s vrijeme

sat h 3 600 s

dan d 86 400 s

rad180

rad648000

26

Neka osnovna svojstva

materije

Materija ima dvije pojavnosti:

energija

tvar

Tvar u našem iskustvenom svijetu, najčešće se nalazi u tvorevinama koje

nazivamo tijela.

Tijela imaju raznolika svojstva:

položaj

obujam

oblik

masu

27

Dio materijalne stvarnosti unutar koje se tijela nalaze i gibaju nazivamo prostorom.

Tijelo u prostoru opisujemo veličinama:duljinom, ploštinom, obujmom, kutom, uglom.

A

B

Duljina predstavlja udaljenost između dvije točke

Može označavati :

širinu

visinu

dubinu

put

polumjer

x

y

z T

Kordinate točke opisane duljinama

Mjerne jedinice: m, cm, mm, km, …

28

Ploština, dio plohe koji obuhvaća geometrijski lik,

a opisan je brojem mjernih jedinica: m2, cm2, mm2

(četvorni metar, četvorni centimetar..)

Ukupna ploština ploha tijela je oplošje

Obujam ili volumen je dio prostora opisan brojem jedinica obujma, koje

obuhvaća geometrijsko ili tvarno tijelo. Jedinice za obujam su: m3, cm3,

mm3 (kubni metar, kubni centimetar..)

29

S

rr

s

a

g

a)

b)

Kut ili plošni kut je naziv za dio ravnine što ga zahvaćaju dvije zrake iz jedne

točke. Omjer je duljine luka s i radijusa r kružnice. Jedinica kuta je radijani (rad=1).

902

orad

180

orad 3602

orad

Ugao ili prostorni kut je dio prostora što ga obuhvaća plašt stošca. Omjer je

ploštine kugline kape S i kvadrata radijusa r kugle. Jedinica kuta je steradijan,

(sr=1).

30

Vrijeme je iskustvena fizikalna veličina uočljiva preko

pojava koje se na neki način ponavljaju.

Vremenom se skraćeno nazivaju i druge veličine:

trajanje, razdoblje, vremenski razmak, trenutak.

31

Prostorni raspored mase u tijelu opisuje se

veličinom gustoće tvari, određenom omjerom

mase m i obujma V:

gustoća

V

m

Jedinica gustoće kg/m3, g/cm3

Relativna gustoća

o

d

32

http://www.ex.ac.uk/cimt/dictunit/dictunit.htm#SI

Tko želi znati više

33

To je sve za danas