Bevezető alapfogalmak

Fizika I. jegyzet

 

1. Miért tanuljunk fizikát?

2. Hogyan tanuljunk fizikát?

3. A fizika tárgya

I. Bevezető alapfogalmak.

I.1. Mennyiségek

            - Skaláris mennyiségek. Egyetlen jellemzővel rendelkeznek és ez az értékük. Példák skaláris mennyiségekre: hőmérséklet, nyomás, tömeg stb. (koordináta-rendszer független meggiségek).

            - Vektoriális mennyiségek. A vektoriális mennyiségek megfelelő meghatározásához sok információt kell rögzíteni. Minden vektoriális mennyiségnek van irány, irányítása és modulusza. Fontos kiegészítő információ a vektor támadópontja, tartó egyenese illetve az is, hogy elcsúsztatható-e vagy sem. A vektor iránya nem más, mint a térben egy egyenes, amely összeköt két pontot. Az említett egyenesen két irányítás létezik (köznyelvben ezeket szokták helytelenül irányként megnevezni). Az irányítást egy nyíl segítségével rögzítjük. A vektoriális mennyiség modulusza pedig nem más, mint az értéke.


  1. ábra

 

Példa: ha a 2. ábrának megfelelően A pont Marosvásárhelyt, B Koronkát jelöli, C pedig a Sapientia Egyetem Marosvásárhelyi Campusától levezető út és a főút kereszteződési pontját jelöli, akkor a C pontból AB irányban A irányítással nagyon rövid idő alatt eljutunk Marosvásárhelyre, azonban B irányítással a Földet megkerülve árhetünk a kitűzött célállomásba. Ebben az esetben a vektormennyiség lehet például a helyzetvektor, amely megadja, hogy a vonatkoztatási rendszer kezdőpontjához képest (C pont) hol helyezkedünk el, vagy abban a pontban a pillanatnyi sebességünk, vagy éppen gyorsulásunk.

 

2. ábra

            - tenzoriális mennyiségek. Olyan mennyiségek, amelyek különböző dimenziójú mátrixok segítségével írhatók fel. Főleg anizotrop közegek esetében használunk ilyen mennyiségeket, ahol a fizikai jellemzők irányfüggők (mechanikai feszültség tenzor, elektromos permittivitás tenzor stb.) (koordináta-rendszer független mennyiségek).

 

4. Nemzetközi mértékrendszer (magyar rövidítése NR). Nemzetközi jelölése az SI (francia nyelvből Systèm International d’unites).

Kevés kivétellel, szinte minden fizikai mennyiség rendelkezik mértékegységgel. Ugyanannak a fizikai mennyiségnek a világon nem mindenhol fejezik ki az értékét ugyanazzal a mértékegységgel (pl. nyomást lehet kifejezni Pa (pascal), torr, mbar (millibar), bar, atm (fizikai atmoszféra), at (technikai atmoszféra), mmHg (higanymilliméter), psi (font/négyzethüvelyk), psf (font/négyzetláb) stb., egyszóval nem egyszerű a helyzet. Hogy könnyebb legyen tájékozódni, létrehoztak egy Nemzetközi mértékrendszert, ahol hét alapmennyiséget és ennek megfelelően alap mértékegységet definiáltak (nem mindenhol használják a világon, példa erre a nyomásnál említett psi vagy psf). Minden más mennyiség mértékegysége származtatott, ezen alap mértékegységek segítségével megadható.  

SI alapegységek

mértékegység neve

jele

mennyiség neve

mennyiség jele

méter

m

hossz

l (kis L)

kilogramm

kg

tömeg

m

másodperc

s

idő

t

amper

A

elektromos áramerősség

I (nagy i)

kelvin

K

abszolút hőmérséklet

T

mól

mol

anyagmennyiség

n

kandela

cd

fényerősség

Iv

 

A mértékegységeket ún. előtagokkal látjuk el, annak érdekében, hogy jobban a nagy és a kicsi A mértékegységeket 10 hatványainak segítségével szokás kifejezni azért, hogy egyszerűbbé váljon a kommunikáció.  Pl. igen kényelmetlen lenne az elektron fajlagos töltésének (elektron töltés osztva elektron tömeg) a következőt használni: 167000000000 C/kg. Helyette az 1,67*1011 C/kg. Vagy az elektron töltése 0,0000000000000000016 C. Helyette az 1,6*10-19C megjelenítést használjuk.

Bizonyos nagyságrendek esetében a mértékegységeket ún. előtagokkal látjuk el, annak érdekében, hogy jobban a nagy és a kicsi számokat is kényelmesen kimondhassuk, illetve leírhassuk. A következő nagyságrendeket szabványosították.

SI előtagok

Előtag

Jele

Szorzó

hatvánnyal

számnévvel

yotta-

Y

1024

kvadrillió

zetta-

Z

1021

trilliárd

exa-

E

1018

trillió

peta-

P

1015

billiárd

tera-

T

1012

billió

giga-

G

109

milliárd

mega-

M

106

millió

kilo-

k

10³

ezer

hekto-

h

10²

száz

deka-

da (dk)

101

tíz

–

–

100

egy

deci-

d

10−1

tized

centi-

c

10−2

század

milli-

m

10−3

ezred

mikro-

µ

10−6

milliomod

nano-

n

10−9

milliárdod

piko-

p

10−12

billiomod

femto-

f

10−15

billiárdod

atto-

a

10−18

trilliomod

zepto-

z

10−21

trilliárdod

yokto-

y

10−24

kvadrilliomod

 

Ajánlott web-oldalak:

https://hu.wikipedia.org/wiki/Fizikai_mennyis%C3%A9g

http://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop412A/2010-0012_fizika_1/ch02s02.html

https://en.wikipedia.org/wiki/International_System_of_Units

https://en.wikipedia.org/wiki/SI_base_unit

https://hu.wikipedia.org/wiki/SI_m%C3%A9rt%C3%A9kegys%C3%A9grendszer