Fizika összefoglaló

Tartalom

Előszó 13
I. MECHANIKA
1. A mozgások leírása (kinematika) 15
1.1. Az anyagi pont kinematikája 15
1.1.1. Alapfogalmak 15
1.1.2. Pontosabb mozgásfajták részletes leírása 32
1.1.2.1. Egyenesvonalú, egyenletes mozgás 34
1.1.2.2. Egyenesvonalú, egyenletesen változó mozgás 35
1.1.2.3. Egyenletes körmozgás 39
1.1.2.4. Egyenletesen változó körmozgás 41
1.1.2.5. Egyenletes mozgás tetszőleges pályagörbén 44
1.1.2.6. Egyenletesen változó mozgás tetszőleges pályagörbén 45
1.1.2.7. Egyenesvonalú, nem egyenletesen változó mozgás 46
1.1.2.8. Nem egyenletesen változó körmozgás 53
1.1.2.9. Nem egyenletesen változó mozgás tetszőleges pályán 53
1.2. A merev test kinematikája 59
1.2.1. Alapfogalmak 59
1.2.2. Néhány speciális mozgásfajta részletes leírása 63
1.2.2.1. A merev test haladó mozgása 63
1.2.2.2. A merev test forgása helytálló tengely körül 64
1.2.2.3. Transzláció és rotáció összetétele. A merev test síkmozgása 66
1.2.2.4. Egyidejű forgás két, egymást metsző tengely körül 70
1.3. Folyadékok és gázok kinematikája 71
1.3.1. Alapfogalmak 71
1.3.2. Összenyomhatatlan folyadékok és gázok örvénymentes stacionárius áramlása 73
2. Dinamika 75
2.1. Az anyagi pont dinamikája 75
2.1.1. A Newton-törvények 75
2.1.1.1. Inerciarendszer. Az erő fogalma. A dinamika I. törvénye 75
2.1.1.2. Newton II. törvénye. A tömeg fogalma. Az erőskála 77
2.1.1.3. Párkölcsönhatások. A dinamika III. törvénye 79
2.1.1.4. Több test egyidejű hatása. A dinamika IV. törvénye 80
2.1.2. Erőtörvények 82
2.1.2.1. Rugalmassági erő 82
2.1.2.2. Nehézségi erő 84
2.1.2.3. Gravitációs erő. Az általános tömegvonzás törvénye 84
2.1.2.4. Közegellenállási erő 85
2.1.2.5. Kényszererő 86
2.1.2.6. Súrlódás 87
2.1.3. A mechanika megmaradási tételei 89
2.1.3.1. Lendület (impulzus, mozgásmennyiség) 90
2.1.3.2. Perdület (impulzusnyomaték) 92
2.1.3.3. Energia 99
2.1.4. Mozgások dinamikai leírása az inerciarendszerekhez viszonyítva mozgó vonatkoztatási rendszerekben 114
2.2. Pontrendszerek dinamikája 116
2.2.1. Pontrendszer impulzusa (lendülete) 116
2.2.2. Pontrendszer perdülete 120
2.2.3. Pontrendszer energiája 123
2.3. Merev testek dinamikája 125
2.3.1. A kiterjedt testek és a rájuk ható erők általános tulajdonságai 125
2.3.2. Merev testre ható erőrendszerek redukálása 127
2.3.3. Merev testek kinetikája 131
2.3.3.1. Rögzített (helytálló) tengely körül forgó merev test kinetikája 131
2.3.3.2. Síkmozgást végző merev test kinetikája 135
2.3.4. Merev testek statikája 136
2.4. A deformálható testek mechanikájának alapjai 137
2.4.1. A szilárd testek dinamikája (a szilárdságtan elemei) 137
2.4.1.1. Igénybevételek 140
2.4.2. Folyadékok és gázok dinamikája 144
2.4.2.1. Ideális folyadékok és gázok kinetikája 144
2.4.2.2. Reális (valódi) folyadékok és gázok kinetikája 146
2.4.2.3. Folyadékok és gázok statikája (hidro- és aerosztatika) 149
2.4.2.4. Felületi jelenségek 151
3. Speciális problémák a mechanika köréből 155
3.1. Anyagi pont, pontrendszer, merev testek 155
3.1.1. Bolygómozgás. Mozgások a gravitációs térben 155
3.1.2. Rakétamozgás 157
3.1.3. Esés ellenálló közegben 158
3.1.4. Rezgések és lengések 158
3.1.4.1. Anyagi pont rezgésének dinamikája 158
3.1.4.2. Lengőmozgások, ingák 160
3.1.4.3. Csillapodó rezgések 163
3.1.4.4. Kényszerrezgések, csatolt rezgések 166
3.1.5. Ütközések 168
3.1.6. Kényszermozgások 172
3.1.7. Egyszerű gépek (erőátviteli eszközök) 174
3.1.7.1. Emelő típusú ideális egyszerű gépek egyensúlya 174
3.1.7.2. Lejtő típusú ideális egyszerű gépek egyensúlya 178
3.2. Deformálható testek 181
3.2.1. Folyadékok és gázok statikájának gyakorlati alkalmazásai 181
3.2.2. Áramló folyadékok és gázok mechanikájának gyakorlati alkalmazásai 182
3.2.3. Energiaterjedés nyugvó közegekben. Mechanikai hullámok 184
3.2.3.1. A haladó hullámok kinematikája 184
3.2.3.2. A haladó hullámok dinamikája 194
3.2.3.3. Állóhullámok. Rugalmas testek sajátrezgései 197
3.2.3.4. Hangtan (akusztika) 201
II.ELEKTRODINAMIKA ÉS OPTIKA
4. Az elektromosságtan alapjai
4.1. A nyugvó töltés 205
4.1.1. Alapjelenségek, alapfogaltnak 205
4.1.2. Gyakorlati alkalmazások 214
4.2. Az egyenletesen mozgó töltés. Egyenáramok 2I6
4.2.1. Alapjelenségek, alapfogalmak 216
4.2.1.1. Elektromos áram fémekben 216
4.2.2. Gyakorlati alkalmazások 221
4.2.3. Egyenáram és mágneses mező 225
4.2.3.1. Elektromos áram keltette mágneses mező jellemzése 225
4.2.3.2. Erőhatások a mágneses mezőben 231
4.2.3.3. Mozgatási indukció 233
4.2.3.4. Szabad töltés mozgása elektromágneses mezőben 235
4.3. Gyorsuló töltés. Lassan váltakozó áramok 236
4.3.1. Alapjelenségek, alapfogalmak 236
4.3.2. Be-és kikapcsolási jelenségek egyenfeszültségeknél 239
4.3.3. Gyakorlati alkalmazások 241
4.3.3.1. A váltakozó áram. Effektív értékek 241
4.3.3.2. Áramköri elemek 243
4.3.3.3. Váltakozó áramú hálózatok. RLC kör 245
4.3.3.4. Elektrotechnikai eszközök 247
4.4. Gyorsan váltakozó áramok 251
4.4.1. Alapjelenségek, alapfogalmak 251
4.4.2. Elektromágneses rezgések előállítása 252
4.4.2.1. Zárt rezgőkör szabad rezgései 252
4.4.2.2. Rezgőkörök kényszerített rezgései 254
4.4.3. A gyorsuló töltés 257
4.4.3.1. A töltés által keltett mezők 257
4.4.3.2. Elektromágneses hullámok 259
5. Az elektromágneses térelmélet alapjai 261
5.1. Maxwell törvényei vákuumban 262
5.1.1. Az időben állandó töltéseloszlás keltette elektromos mező 262
5.1.1.1. Forráserősség. Maxwell I. törvénye 262
5.1.1.2. Örvényerősség. Maxwell II. törvénye sztatikus mezőkre 265
5.1.2. Az időben állandó mágneses mező 267
5.1.2.1. A mágneses forráserősség. Maxwell III. törvénye 267
5.1.2.2. A mágneses örvényerősség. A gerjesztési törvény. Maxwell IV. törvénye az időben állandó mágneses mezőre 267
5.1.3. Az időben változó mágneses mező 269
5.1.4. Az időben változó elektromos mező 271
5.1.5. Maxwell törvényeinek teljes rendszere vákuumban és közegben (összefoglalás) 273
5.1.6. Gyorsan változó mezők. Elektromágneses szinuszhullámok 275
5.2. Az elektromágneses mező dinamikai (anyagi) tulajdonságai vákuumban 277
5.2.1. Az elektromos mező energiája és energiasűrűsége 278
5.2.2. A mágneses mező energiája és energiasűrűsége 279
5.2.3. Az energia terjedése az elektromágneses mezőben 280
5.2.4. Az elektromágneses mező impulzusa (lendülete) 284
5.2.5. Sugárnyomás (fénynyomás) 285
5.2.6. Az elektromágneses tömeg 286
5.2.7. Az elektromágneses perdület (impulzusnyomaték, impulzusmomentum) 286
6. Optika (fénytan) 289
6.1. Hullámoptika (fizikai fénytan) 289
6.1.1. A fény színe 289
6.1.2. A fény terjedése 291
6.1.3. A fény energetikai jellemzése. Fotometria 297
6.1.3.1. Energetikai mennyiségek 298
6.1.3.2. Vizuális mennyiségek 299
6.2. Sugároptika (geometriai fénytan) 301
6.2.1. Fény terjedés. Egyszerű optikai eszközök 301
6.2.2. Gyakorlati alkalmazások, összetett optikai eszközök 310
III. HŐTAN (TERMODINAMIKA)
7. Fenomenologikus termodinamika 315
7.1. Az energiamegmaradás törvénye 316
7.2. Állapotváltozások 320
7.2.1. Hőtágulás 320
7.2.2. Gázok állapotváltozásai 321
7.2.3. Kalorimetria 323
7.2.4. Nyílt folyamatok ideális gázokkal 326
7.2.5. Reális gázok 329
7.3. A természeti folyamatok iránya 331
7.3.1. A termodinamika II. és III. főtétele 331
7.3.2. Termodinamikai függvények (potenciálok) 336
7.4. A hő terjedése 341
8. Molekuláris kinetika (kinetikus gázelmélet) 344
8.1. Alapfogalmak 344
8.2. A makroszkopikus tulajdonságok és az anyag mikroszerkezete közötti kapcsolat 348
8.2.1. A nyomás molekulárkinetikai értelmezése 348
8.2.2. A hőmérséklet molekulárkinetikai értelmezése 351
8.2.3. A fajhő molekulárkinetikai jelentése 353
8.2.4. Az ideális gáz egyéb molekuláris jellemzői 354
9. A statisztikus fizika alapjai 356
9.1. Alapfogalmak 356
9.1.1. Valószínűség-számítási alapfogalmak 356
9.1.2. Sok részecskéből álló rendszerek jellemzése 359
9.2. A mikroállapotok megszámlálása. Eloszlások 361
9.2.1. Ideális gáz eloszlása a koordinátatérben 364
9.2.2. Ideális gáz sebesség-, impulzus- és energiaeloszlása 366
9.2.2.1. Sebesség- és impulzuseloszlás 367
9.2.2.2. Energiaeloszlás (Boltzmann-eloszlás) 372
9.2.3. Szilárdtestek energiaeloszlása 373
9.3. Statisztikus hőmérséklet. A természeti folyamatok iránya.
9.3.1. A lehetséges mikroállapotok száma a rendszer E energiájának függvényében 375
9.3.2. Állapotjelzők statisztikus értelmezése 377
9.3.3. A folyamatok iránya. Termodinamikai hőmérséklet 378
IV. A MIKROFIZIKA ELEMEI
10. A kvantummechanika alapjai. Atomfizika 381
10.1. A kvantummechanika az anyag részecsketermészetéről 382
10.2. A kvantummechanika az anyag hullámtermészetéről 384
10.3. Kötött részecske (elektron) leírása 389
10.3.1. Kötött részecske egy dimenzióban 390
10.3.1.1. Lehetséges energiaértékek derékszögű potenciálvölgyben a Schrödinger-egyenlet alapján 391
10.3.1.2. A lehetséges energia-sajátértékek meghatározása húrmodellel 393
10.3.1.3. A molekuláris harmonikus oszcillátor lehetséges energiaértékei 394
10.3.2. Kötött részecske két dimenzióban. A membránmodell 397
10.3.3. Elektron három dimenzióban 399
10.3.3.1. Háromdimenziós merev falú derékszögű doboz 399
10.3.3.2. A centrális erőtérbe helyezett elektron. A hidrogénatom 401
10.3.3.3. Kötött részecskéket (pl. atomi elektronokat) jellemző fizikai mennyiségek 404
10.3.3.4. Többelektronos (magasabb rendszámú) atomok elektronszerkezete. A periódusos rendszer 408
11. Magfizika 414
11.1. Az atommag szerkezete 414
11.1.1. Az atommag leírása 414
11.1.2. Az atommag modellezése és méretei 418
11.2. Az atommag kötési energiája 421
11.3. Az atommag átalakulásai 424
11.3.1. Spontán magátalakulások. Radioaktivitás 424
11.3.2. A radioaktivitás statisztikus leírása 426
11.3.3. Maghasadás (fisszió) és magfúzió. Az atomenergia felszabadulása nagy méretekben 430
11.3.3.1. Maghasadás (fisszió) 431
11.3.3.2. Magfúzió 433
12. Részecskefizika 435
12.1. Alapfogalmak 435
12.2. Részecskék és osztályozásuk 438
12.2.1. Részecskék jellemzése 438
12.2.2. Részecskecsaládok 443
12.2.3. A fontosabb részecskék és tulajdonságaik 445
12.3. Alapvető kölcsönhatások 449
V. RELATIVITÁSELMÉLET
13. Relativitáselmélet 452
13.1. A speciális relativitás elmélete 452
13.1.1. Előzmények, kísérleti bizonyítékok 452
13.1.2. A Lorentz-transzformáció 454
13.1.3. A Minkowski-féle négyesvilág 456
13.1.4. Relativisztikus dinamika 460
13.1.5. Relativisztikus elektrodinamika 463
13.2. Az általános relativitás elmélete 464
13.2.1. Kísérleti bizonyítékok 464
13.2.2. A görbült téridő 465
Tárgymutató 468

Témakörök