fysik för poeter - Fysikum - Stockholms universitet
fysik för poeter - Fysikum - Stockholms universitet
fysik för poeter - Fysikum - Stockholms universitet
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Alla bilder finns på kursens hemsida<br />
http://www.physto.se/~lbe/<strong>poeter</strong>.html
Fysik <strong>för</strong> <strong>poeter</strong> 2010<br />
Professor Lars Bergström<br />
<strong>Fysikum</strong>, <strong>Stockholms</strong> <strong>universitet</strong>
Vi ska börja med lite<br />
”klassisk” <strong>fysik</strong>. Galileo<br />
Galilei (1564-1642) var<br />
den <strong>för</strong>sta som insåg<br />
att alla <strong>för</strong>emål faller<br />
lika snabbt i<br />
tyngdkraftfältet (om<br />
man kan bortse från<br />
luftmotståndet)
..\featherdrop_sound.mov<br />
Detta testades på månen<br />
av Apollo 15 1972!
Vad är <strong>fysik</strong> <strong>för</strong> <strong>poeter</strong>?<br />
• Översikt av <strong>fysik</strong>en med tonvikt på modern <strong>fysik</strong><br />
(kvantmekanik, relativitetsteori, kosmologi,<br />
kaosteori, …). Också en hel del vardags<strong>fysik</strong>: Carl-<br />
Olof Fägerlind. Samt den kanske viktigaste frågan<br />
just nu: hur kan vi stoppa den globala<br />
uppvärmningen och få miljövänligare och<br />
långsiktigt hållbar energi?<br />
• Betoning på begrepp och samband – inte<br />
kvantiteter och matematisk exakthet<br />
• Hemuppgifter under kursens gång<br />
• (Lätt) tentamen 28 maj<br />
Hemsida <strong>för</strong> kursen:<br />
http://www.physto.se/~lbe/<strong>poeter</strong>.html
Vad är <strong>fysik</strong>? - I<br />
Fysik är studiet av naturens mest fundamentala<br />
nivå. Dess grundläggande idéer utgör basen <strong>för</strong> alla<br />
naturvetenskaper – astronomi, biologi, kemi och<br />
geologi. Dessutom bygger nästan alla tillämpade<br />
teknikvetenskaper på teorier och resultat som<br />
utvecklats av <strong>fysik</strong>er. Fysiker <strong>för</strong>söker besvara<br />
frågor om allt från materiens minsta<br />
beståndsdelar till hela universums uppbyggnad. Det<br />
kanske mest spännande med <strong>fysik</strong>en är inte alla<br />
frågor vi har svaren på utan alla de frågor som<br />
ännu är obesvarade.
Vad är <strong>fysik</strong>? - II<br />
• Läran om naturens regelbundenheter<br />
(”lagar”) partikel<strong>fysik</strong>, kosmologi,<br />
matematik - grundläggande <strong>fysik</strong><br />
• Elektricitet, magnetism, kärnkraft,<br />
solenergi, vindkraft, laser, radio, tv, IT, … -<br />
tillämpad <strong>fysik</strong> (teknologi), vardags<strong>fysik</strong><br />
• Medicinsk <strong>fysik</strong>, bio<strong>fysik</strong>, kvantkemi,<br />
ekono<strong>fysik</strong>, miljö<strong>fysik</strong>, meteorologi,<br />
astronomi,… - mångvetenskaplig <strong>fysik</strong><br />
• Skolans <strong>fysik</strong>
Ur Nationalencyklopedin:<br />
Vad är <strong>fysik</strong>? - III<br />
”Fysik, ursprungligen benämning på all naturvetenskap. När<br />
kemin, biologin och geovetenskaperna sedermera avskildes<br />
som separata vetenskaper blev <strong>fysik</strong>en den vetenskap som<br />
studerar materiens struktur på grundläggande nivå och dess<br />
uppträdande under skilda betingelser.<br />
Genom den nära relation som finns mellan materia och energi<br />
kan <strong>fysik</strong> också sägas vara läran om energin, dess olika former<br />
och omvandlingar från en form till en annan. Härigenom<br />
inbegrips i <strong>fysik</strong>en även strålningsfenomenen, både<br />
partikelstrålning och elektromagnetisk strålning.<br />
Slutligen kan <strong>fysik</strong>en sägas vara den vetenskap som studerar<br />
de krafter och kraftfält som <strong>för</strong>medlar sambandet mellan<br />
materia och energi.”
Den naturvetenskapliga<br />
metoden<br />
• Alla teorier är tillåtna<br />
• Gammal kunskap måste kunna <strong>för</strong>klaras av teorin<br />
• Ny kunskap <strong>för</strong>utsägas<br />
• Hur kan man visa att teorin eventuellt är felaktig?<br />
Falsifierbarhet – kan under begränsad tid ersättas<br />
av krav på enkelhet, Occams rakkniv: ”Mångfald<br />
skall inte <strong>för</strong>utsättas om det inte är nödvändigt”,<br />
eller: ”Krångla inte till saker i onödan”<br />
• Observationer och experiment avgör<br />
• Resultaten måste vara reproducerbara
Ljusets mysterium<br />
Maxwell visade på 1860-talet att ljus är en<br />
elektromagnetisk vågrörelse
Stjärnhimlen i synligt ljus, sett<br />
från Lunds Observatorium (Knut<br />
Lundmark m fl, 1955)
Stjärnhimlen i mikrovågsljus,<br />
sett från Stockholm 2009
Stjärnhimlen i mikrovågsljus,<br />
sett från WMAP-satelliten 2008
Tid och relativitet: hur ljus<br />
färdas
Vilket medium breder ljus ut sig i?<br />
Hypotes: Det finns en eter, som är detta medium<br />
Michelson och Morley 1887: Jordens rörelse genom<br />
etern kan inte detekteras!<br />
Einstein 1905: Etern finns inte!
Med modern teknik har man gjort om Michelson-<br />
Morleys experiment år 2003. Resultat: ljusets<br />
hastighet i olika riktningar skiljer sig med mindre än 3<br />
delar på en miljon miljarder!
Einsteins postulat, som utgör<br />
grunden <strong>för</strong> den speciella<br />
relativitetsteorin:<br />
1. Naturlagarna har samma form i<br />
alla system som rör sig i jämn<br />
fart, oavsett hur hög farten<br />
är.<br />
2. Ljusets fart i vakuum är<br />
densamma (ungefär 300 000<br />
km/s) oberoende av ljuskällans<br />
eller observatörens fart.
Samtidighet är ett relativt<br />
begrepp!<br />
I tågets vilosystem (alltså om man följer med tåget):<br />
Observatörer på banvallen:<br />
v<br />
”Einstein-expressen”<br />
Ljuspulserna träffar<br />
samtidigt<br />
Ljuspulsen träffar<br />
aktern <strong>för</strong>st!<br />
Observatörerna i tåget och på banvallen kan inte enas om vad som<br />
är samtidigt!
![Final Examination Paper for Electrodynamics-I [Solutions]](https://img.yumpu.com/21085948/1/184x260/final-examination-paper-for-electrodynamics-i-solutions.jpg?quality=85)
Change language