1

FizikaDoc. dr Nikola Cvetanović

k bi t 011kabinet 011

Važnost fizike za tehniku

Φυσιζ – fizis Grčki, priroda

• Većina tehničkih problema su u suštini fizički

Fizika vas uči veštinama potrebnim za inžinjere:– kako se realni problemi analiziraju i rešavaju

razumevanje odnosa uzrok → posledica– razumevanje odnosa uzrok → posledica– veličine i jedinice

2

FizikaMaterija postoji u prostoru i vremenu i nalazi se u procesu neprekidnog kretanja i promena•Materija se pojavljuje u dva oblika:

-supstanca (molekuli atomi elementarne čestice)supstanca (molekuli, atomi, elementarne čestice)-polje (gravitaciono, elektromagnetno, ....) - još uvek nedovoljno ispitano!

•Zakon održanja materije (stara Grčka): Materija se ne može uništiti, niti iz ničega stvoriti, ona može samo da se menja i da

l i i j d blik d iprelazi iz jednog oblika u drugi.

Za izučavanje kompleksnih fizičkih sistema se koriste fizički modeli – analogija sa nečim što je nama blisko.

Kratak pregled razvoja fizike• Fizika do početka XX veka (1900 god.)

-klasična mehanika, termodinamika, elektrodinamika (izučavaju se uglavnom “spora” i “velika” tela)

-razvoj diferencijalnog i integralnog računarazvoj diferencijalnog i integralnog računa (Njutn, Lajbnic)

Isaac Newton (1642-1727)

•Razvoj moderne fizike početkom XX veka- specijalna teorija relativnosti (fizika “brzih tela”)- kvantna mehanika (fizika “malih tela” - Bor, Plank, Šredinger, Hajzenber...) . Razvoj tehnike (naizmenične struje, telekomunikacije, računari, nuklearna tehnika...)

3

Fizičkim veličinama se opisuju svojstva fizičkih objekata, polja, procesa i pojava u prirodi.

Fizičke veličine mogu biti:

Fizičke veličine

Fizičke veličine mogu biti:

•Skalarne fizičke veličine - veličine su potpuno određene svojom brojnom vrednošću. Primeri: vreme, masa, dužina itd.

•Vektorske fizičke veličine - veličine definisane intenzitetom pravcem i smerom. Primeri: brzina, ubrzanje, sila, itd.p j

•Tenzorske fizičke veličine su određene sa više od tri nezavisna parametraPrimeri: tenzor inercije, tenzor deformacije itd.

v

Fizika i merenja

Zakoni fizike uspostavljaju veze (relacije) između fizičkihveličina. Zapisuju se matematičkim formulama u kojima figurišu fizičke veličine.

M t tik j ik i l ik fi ik• Matematika – jezik i logika fizike.

• Fizika je eksperimentalna nauka: kada se izmeri neka fizička veličina potrebno je rezultat napisati u obliku koji će moći svi da razumeju (broj i jedinica).

• Konzistentnost i reproducibilnost su ključne za fizička merenjamerenja.

• Merenje je upoređivanje neke veličine sa unapred zadatom merom za tu fizičku veličinu tj. jedinicom.

• Svako merenje nosi određenu grešku tj. neodređenost.

4

Standardi i sistem jedinica

• Uvode se standardi fizičkih veličina (standard dužine, mase, vremena)

- laka i pouzdana reprodukcija merenja- lako dostupni

• 1960. godine je na međunarodnom nivou ustanovljen jedinstveni sistem fizičkih jedinica, tzv. SI sistem (Sistem International međunarodni sistem jedinica) koji sadrži 7

lako dostupni

Etalon (standard, jedinica mere) je unapred strogo definisanakoličina neke fizičke veličine

International – međunarodni sistem jedinica), koji sadrži 7 osnovnih fizičkih veličina i njihovih jedinica.

• Merne jedinice svih drugih fizičkih veličina se mogu izraziti preko osnovnih jedinica.

A={A}[A]Prikazivanje fizičke veličine:

Merna jedinica

Fizičkaveličina

Brojnavrednost

Primeri:  

kg5m

N100F

5

Fizičke veličine - SI sistem jedinica

Fizička veličina Oznaka Naziv jedinice

Oznaka jedinice

Osnovne fizičke veličine

Masa m Kilogram kg

Dužina l Metar m

Vreme t Sekunda s

Temperatura T Kelvin K

Jačina električnestruje

I Amper A

Jačina svetlosti J Kandela cd

Količinasupstance

n Mol mol

Izvedene jedinice SI sistema

• Izvedene merne jedinice SI se obrazuju od naziva i oznaka osnovnih jedinica na osnovu algebarskih izraza

b i kih i b l j i d lj jupotrebom matematičkih simbola množenja i deljenja

• Izvedene jedinice mogu biti:-Jedinice izražene preko osnovnih jedinica:Primeri: površina (m2), brzina (m/s), gustina (kg/m3 ) itd.

-Jedinice koje imaju specijalne nazive i simbole (obično

dobijaju ime u čast velikih naučnika koji su dali značajan

doprinos izučavanju konkretne fizičke veličine)

Primeri: N (Njutn), Pa (Paskal), T (Tesla) itd.

6

Fizičke veličine – umnošci jedinica

Jedinice fizičkih veličina se vrlo često ne koriste u svomosnovnom obliku, već višestruko umanjene ili uvećane.Milimetar ili nanosekunda su jedinice koje sadrže prefiksemili-, nano- , a predstavljaju umnoške osnovne jedinice (metar,sekunda) zasnovane na različitim eksponentima broja 10.

Struktura Materije

109 m1010 m

Nano naukeAtomska fizika

Nuklearna fizika

Molekul

Atom Jezgro atomaHadron

Nuklearna fizika

1014 m Fizika visokihenergija

1015 m

Kvarkovi

Materija

Fizičke jedinice - dekadni umnošciRed

veličinePrefiks Oznaka

101 deka- d102 hekto- h

Red veličine

Prefiks Oznaka

10-1 deci- d

10-2 centi- c

103 kilo- k

106 mega- M

109 giga- G

1012 tera- T

1015 peto- P

10-3 mili- m

10-6 mikro- μ

10-9 nano- n

10-12 piko- p

10 15 femto- f 1015 peto- P

1018 eksa- E

1021 zeta- Z

1024 jota- Y

10-15 femto- f

10-18 ato- a

10-21 zepto- z

10-24 jokto- y

7

• Primer : merenje dužine i greška merenja

l = (5,0 ± 0,1) cm ili

l = (50 ± 1) mm

l

cm

l = (6,5 ± 0,1) mm

Greška je često određena veličinom podeoka na instrumentu kojim merimo.