Fizika I. Környezetmérnököknek

Kérdések

Régi zh-k:
1.zh     doc
2. zh.  pdf     doc
3. zh. doc


Aktuális tudnivalók, aktuális előadások anyaga

A felkészüléshez ajánlott letölthető anyagok:

 MECHANIKA  készülő jegyzet - nem kész változat letölthető doc file
                                                       2.rész letölthető doc
                                              Függelék: Vektorook  doc      pdf
Fizika II Hőten fejezet

Jegyzetkiegészítés  Mechanika   doc    pdf

Megjegyzés: A fenti anyagokat folyamatosan frissítjük.

Ajánlott linkek:

The Nine Planets -   http://www.nineplanets.org/

A Naprendszer bemutatása

Az Univerzum, amelyben élünk http://www.matud.iif.hu/04jun/006.html

 Albert Einstein: Relativity   http://www.bartleby.com/173/

A tárgy adatai:
Tartalom:

Általános adatok
Rövid program
Részletes program
Vizsgakérdések
Belépő kérdések

1. A tárgyprogram legutolsó módosításának kelte: 2000.
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: nincs
8. Tantárgyi követelmények: félévközi jegy
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
xxxxxxxxxxxxxxxx

Fizika BK1   Vizsgatételek

1. Bevezetés. Tömegpont kinematikája. Koordinátarendszerek. Sebesség, gyorsulás, szögsebesség, szöggyorsulás, felületi sebesség.
2. A dinamika axiómái. Erő, tömeg, súly. Erőtörvény, mozgásegyenlet.
3. Kényszererők. Tehetetlenségi erők. A klasszikus mechanika érvényességi határai.
4. Pontrendszer és kontinuum. Sűrűség. Tömegközéppont. Tehetetlenségi nyomaték.
5. Impulzus, impulzustétel, impulzus megmaradási tétele.
6. Impulzusmomentum tétel. Az impulzusmomentum megmaradási tétele.
7. Munka, teljesítmény. Kinetikus energia, a kinetikus energia tétele.
8. Konzervatív erőtér. Potenciális energia. A mechanikai energia megmaradási tétele. Példák: homogén erőtér, gömbszimmetrikus erőtér, lineáris rugalmas erő. Disszipatív erőtér.
9. Mozgás homogén erőtérben. Bolygómozgás, Kepler törvényei.
10. Rezgések.
11. Ingák: síkinga, kúpinga, fizikai inga, torziós inga.
12. Merev testek. Mozgásegyenletek. Egyenértékű erőrendszerek, erők összegezése. Erőpár.
13. Merev test forgása rögzített tengely körül.
14. Rugalmas testek. Egyszerű nyújtás, nyírás. Szilárd testek, deformáció-feszültség diagram.
15. Fluidumok sztatikája. Hidrosztatikai nyomás. Barometrikus formula. Hidrosztatikai felhajtóerő. Úszás.
16. Áramlástani alapfogalmak, osztályozások. Mérlegegyenlet. Áramerősség, áramsűrűség. A tömegmegmaradás alkalmazása csőre, elágazásokra.
17. A Bernoulli egyenlet. Viszkozitás. Közegellenállás, dinamikai felhajtóerő. Turbulencia.
18. Állapotváltozók, állapotegyenletek. Extenzív és intenzív változók. Egyszerű fluidum. Fázis-szabály.
19. Hőmérséklet. A nulladik főtétel. Hőmérők. A hőmérő relaxációs ideje.
20. Adiabatikus fal. Első főtétel. Diatermikus fal. Hő és munka. Állapot és folyamat. Körfolyamat. Kvázisztatikus folyamat.
21. A termodinamika II. főtétele. Hőerőgép, hűtőgép és hőszivattyú modellje. Hatásfok. Termodinamikai hőmérséklet. Entrópia. Az entrópianövekedés tétele.
22. Gibbs reláció. U, F, H, G. Exergia.
23. Lineáris vezetési törvények, irreverzibilis folyamatok.
24. Mikro- és makroállapotok. Boltzmann-faktor.MB, BE és FD statisztika. MB sebességeloszlás. Szupravezetés, szuperfolyékonyság.
26. A hőmérsékleti sugárzás. Sugárzásos hőátadás.

****************************

Belépő kérdések

1. Adatok: Föld sugara, Holdpálya és Földpálya sugara, Hold forgási és keringési ideje. Sűrűségadatok: víz, jég, levegő, higany, vas.

2. AZ SI alapmértékegységei. A mól, a radián és a szteradián egységek definíciója. Gyakran használt prefixumok /piko, nano, mikro, mili, centi, deci, deka, hekto, kilo, mega, giga/ jelentése.

3. A Descartes-féle és a síkbeli polár -koordinátarendszer. A helyvektor és a sebességvektor koordinátái ezekben.

4. Helyvektor, pálya, út, elmozdulás. Elemi elmozdulás nagysága, iránya.

5. Sebességvektor. Nagysága, iránya. Átlagsebesség.

6. Gyorsulásvektor. A gyorsulás tangenciális és centripetális komponense.

7. Vonatkoztatási rendszer és koordinátarendszer. Inerciarendszer. Inerciarendszerek családja. Hogyan módosul a mozgásegyenlet nem inerciarendszerekben? Transzlációs tehetetlenségi erő. Centrifugális erő.

8. A mechanika axiómái. Erő, tömeg, erőtörvény, erőtér, mozgásegyenlet.

9. Időbeli változás, változási sebesség, átlag, átlagos változási sebesség.

10. Sűrűség, átlagsűrűség. Tömegközéppont. A tömegközéppont helye egyszerűbb esetekben: egy pont, két pont, homogén háromszög, szimmetrikus test. A tömegközéppont tétele.

11. Impulzus. Kiterjedt test impulzusa. Impulzustétel, impulzus megmaradási tétele.

12. Vektorműveletek: összeadás, kivonás, skalárral szorzás, skaláris és vektoriális szorzat. Elemi felület vektora. Vektortér vonalintegrálja, felületi integrálja. Skaártér szemléltetése: szintfelületek. Vektortér szemléltetése: vektorvonalak. Vektortéf fluxusa.

13. Erőkar. Forgatónyomaték. Impulzusmomentum. Impulzusmomentum tétele. Centrális erőtér. Impulzumomentum megmaradási tétele.

14. Munka. Teljesítmény, átlagteljesítmény. Kinetikus energia. Forgási kinetikus energia. A kinetikus energia tétele. Konzervatív erőtér és potenciális energia. A mechanikei energia megmaradásának tétele. Potenciális energia speciális erőkre: homogén erőtér, földi nehézségi erőtér, 1/r2-es erőtörvény, lineáris rugalmas erő. Ekvipotenciális felületek, erővonalak.

15. Hajítás pályája. Hely- sebesség- és gyorsuláskomponensek időfüggése, és ezek grafikonja.

16. A gravitációs erőtörvény. Kapcsolat g-vel. Kepler törvényei. Centrális erőtér.

17. Rúgóerő. Harmonikus rezgés: mozgásegyenlet, általános megoldás, amplitudó, periodu, frekvencia, körfrekvencia, fázis, kezdőfázis. A csillapodó rezgés x-t képlete és grafikonja. A rezonancia-grafikon.

18. Kényszererők iránya: felület, kötél. A matematikai inga mozgásegyenlete.

19. Merev test fogalma, szabadsági foka. Transzláció, rotáció. Tehetetlenségi nyomaték. Erőpár és forgatónyomatéka. Merev test szögsebessége, szöggyorsulása. Egyenértékű erőrendszer. Erő eltolhatósága. Síkbeli és párhuzamos erők összegezése. Súlyerő támadáspontja.

20. Feszültség, nyomás. Húzó- és nyírófeszültség. Lineáris, rugalmas, izotróp test egyszerű nyújtása, nyírása.

21. Extenzív mennyiség. Sűrűség, fajlagos érték. Áramerősség, áramsűrűség. Produkció, produkciósűrűűség. Mérlegegyenlet. Megmaradó mennyiség: produkció zérus.

22. A nyomás helyfüggése inkompresszibilis fluidumban nehézségi erőtérben. Barometrikus magasságformula. Hidrosztatikai felhajtóerő. Az úszás feltétele, stabilitása.

23. Áramlástani fogalmak: áramvonal, áramlási cső, áramfonal, stacionárius, inkompresszibilis, lamináris, turbulens, ideális és viszkózus. A nyomás változása áramló ideális fluidumban.

24. Viszkozitás, turbulencia, közegellenállás, dinamikai felhajtóerő.

25. Az ideális gáz állapotegyenlete. Hőkapacitás, fajhő. Hőtágulás. Hőmérők. Hőmérsékleti koefficiens.

26. Adiabatikus fal, diatermikus fal. Az első főtétel. Perpetuum mobile.

27. Másodfajú perpetuum mobile. A hőerőgép, hűtőgép és a hőszivattyú modellje. A II. főtétel. A hőerőgép hatásfoka és a termodinamikai hőmérséklet. Termodinamikai entrópia. Exergia. Az U, F,H, G állapotváltozók differenciálja /Gibbs reláció/.

28. A MB, BE, FD statisztikák sajátságai. A Boltzmann-faktor. A sebességeloszlás grafikonja. Makroállapot valószínűsége.

29. Emisszió és abszorpció arányossága /sugárzási Kirchhoff törvény/. Az emisszió hőmérsékletfüggése /Stefan-Boltzmann/. A fekete test fogalma. A fekete test sugárzásának spektrális eloszlása - grafikon. Az eltolódási törvény /Wien/.

BACK