Pole magnetyczne, domeny magn., elekrtomagnas, ferromagnetyki.

1.Ferromagnetyk – cialo zbudowane z domen magetycznych, wykazujace silne właściwości magnetycz.
2.Domeny magnetyczne – bardzo male obszary stalego namagnesowania. w przyrodzie najczesciej ulozone sa chaotycznie a ich pola mogą się wzajemnie znosic.
3.Pole magnetyczne – przestrzeń w ktorej na umieszczony w niej magnes lub poruszajacy się ladunek elektroniczny dzialaja sily magnetyczne [wektor indukcji magnetycznej jest styczny do linii pola w danym punkcie]
4.Magnes trwaly – ferromagnetyk po uporzadkowaniu domen magnetycznych.
5.Namagnesowanie – proces polegajacy na uporzadkowaniu domen magnetycznych w ferromagnetyku.
6.Regula prawej dloni:
Jeżeli prawa dlonia obejmiesz przewodnik tak ze kciuk wskaze kierunek przeplywu pradu elektrycznego w przewodniku to zgiete pozostale palce wskaza zwtot linii pola magnetycznego.
7.Elektromagnes – zwojnica z umieszczonym wewnatrz niej rdzeniem ze stali miekkiej.
8.Wartosc sily magnetycznej [elektrodynamicznej] ktorej skutki obserwujesz jako kąt wychylenia z ramki zaleza od:
1)natezenia pradu
2)dlugosci przewodnika
3)właściwości zewnetrznego pola magnetycznego [magnes slabszy lub silniejszy]
9.Regula lewej dloni:
Jeżeli lewa dlon ustawisz tak aby linie pola magnetycznego „przebijaly“ wewnetrzna stroe dloni a wszystkie palce – z wyjątkiem kciuka – wskazywaly kierunek pradu to odchylony kciuk wskaze kierunk i zwrot sily magnetycznej [elektrodynamicznej].
10.Sila elektrodynamiczna (magnetyczna) – sila która dziala na przewodnik przez który plynie prad umieszczony w polu magnetycznym.
11.Silnik elektryczny – maszyna elektryczna przetwarzajaca energie elektryczna na energie mechaniczna.
12.Indukcja elektromagnetyczna – zjawisko wzbudzenia pradu elektrycznego w obwodzie wskutek zmian pola magnet.
13.Prad przemienny – prad elektryczny o kierunku zmieniajacym się ze stala czestotliwoscia którego wykresem I=f(t) jest sinusoida
14.Prad indukcyjny – prad elektryczny plynacy w zamknietym obwodzie umieszczonym w zamknietym polu magnetycznym.
15.Pradnica – urzadzenie które energie mechaniczna zanienia na energie elektrycz.
16.Transformator – urzadzenie sluzace do przekazywania energii elektrycznej z jednego obwodu pradu przeminnego (przy stalej czestotl) do innego obwodu z jednoczesna zmiana napiecia i natezenia pradu.
17.Pole elektromagnetyczne – przenikajace się nawzajem zmienne pole magnetyczne i zmienne pole elektryczne.
18.Fale elektromagnetyczne – zmiany pola elektrycznego i magnetycznego rozchodzace się w postaci fali w przestrzeni

Posted in Magnetyzm | Leave a comment

Tranzystory

TRANZYSTORY – BUDOWA I
ZASTOSOWaNIE

Marta Mężyńska kl. IIIG
Wynalazek Tranzystora

W laboratoriach Bella w USA, kierowanych przez Bardeena i Brattaina, w 1947 roku wykonano pierwszy tranzystor z małego kawałka metalopodobnego pierwiastka chemicznego: germanu. Urządzenie doświadczalne wyglądało prymitywnie, ale mogło wzmacniać moc sygnału 100-krotnie. Wynalezienie tranzystora uważa się za przełom w elektronice, zastąpił on bowiem duże, zawodne lampy elektronowe, dając początek coraz większej miniaturyzacji przyrządów i urządzeń elektronicznych. Dzisiaj wszystkie komputery i urządzenia elektroniczne pracują na tej samej zasadzie.

Pierwszy tranzystor

Tranzystor ostrzowy o małych możliwościach zastosowań praktycznych) skonstruowali w 1948 roku J. Bardeen, W.H. Brattain (USA). A tranzystor warstwowy (bipolarny) w 1949 roku – W.B. Shockley (USA). Wynalezienie tranzystora uważane jest za początek rewolucji elektronicznej XX w. Opracowanie w latach 60. metody fotograficznego maskowania i warstwowego trawienia, umożliwiającej miniaturyzację tranzystora, spowodowało znaczne potanienie produkcji i w konsekwencji masowe wytwarzanie tranzystorów oraz, zawierających ich setki, tysiące, a nawet miliony, układów scalonych.W roku 2001 Holenderscy naukowcy z Uniwersytetu w Delft stworzyli tranzystor składający się z jednej cząsteczki! Rozmiar tego cudu miniaturyzacji wynosi zaledwie jeden nanometr (10 -9 m), a do zmiany swojego stanu (włączony / wyłączony) potrzebuje on tylko jednego elektronu! Naukowcy przewidują, że ich wynalazek pozwoli na konstruowanie układów miliony razy szybszych od obecnie stosowanych, przy czym ich wielkość pozwoli na dalszą miniaturyzację elektronicznych urządzeń.

Jak jest zbudowany i jak działa tranzystor?
Tranzystor (z ang. Transfer Resistor) jest to element czynny układów elektronicznych służący do wzmacniania sygnałów elektrycznych (trioda półprzewodnikowa, obecnie głównie krzemowa). Ogólnie mówiąc, tranzystor jest elementem wzmacniającym sygnały elektryczne.
Wśród wielu rodzajów tranzystorów rozróżniamy:
•tranzystory bipolarne (iniekcyjne) – są to elementy dwuzłączowe i jednozłączowe, najczęściej wykonywane z krzemu, rzadziej z germanu;
•tranzystory unipolarne (polowe)

Zasadę budowy tranzystora przedstawiono na rysunku:

E – emiter
B – baza
C – kolektor

Zasada budowy tranzystora i sposób polaryzacji tranzystorów:
a)tranzystor typu NPN i jego symbol graficzny
b)tranzystor typu PNP i jego symbol graficzny

Mogą one być :
- jednorodną bazą (dyfuzyjny)
- niejednorodną bazą (dryftowy)

Tranzystor jest elementem o trzech wyprowadzeniach, jedno z tych wyprowadzeń steruje przepływem prądu pomiędzy pozostałymi dwoma. Czynnikiem sterującym może być tak prąd płynący przez wyprowadzenie jak i napięcie pomiędzy wyprowadzeniami.
Istnieje cały szereg różnych odmian w zależności od układu, w którym tranzystor jest wykorzystywany, począwszy od układów małej częstotliwości po układy wysokiej częstotliwości, końcówki mocy i wszelkiego rodzaju sterowanie skończywszy na układach cyfrowych. Coraz częściej wypierany przez układy scalone, które mogą zawierać od kilku do kilku tysięcy i więcej pojedynczych tranzystorów.

W rzeczywistości budowa tranzystora znacznie różni się od rysunków powyżej i wygląda następująco:

Tranzystor składa się z dwu złącz PN połączonych szeregowo – stąd ich nazwa – bipolarne (dwupolowe). Złącza są umieszczone w obudowie hermetycznej z trzema wyprowadzeniami poszczególnych warstw półprzewodnika. Skrajne warstwy półprzewodnika nazywamy emiterem i kolektorem, a środkową – bazą. W zależności od typu półprzewodnika (N czy P) tworzącego bazę rozróżniamy tranzystory typu NPN lub PNP. Sposób polaryzacji w kierunku przewodzenia tych dwóch typów tranzystorów jest odmienny. Tranzystor typu NPN musi być spolaryzowany tak, by kolektor miał duży potencjał dodatni względem emitera (w zależności od wykonania tranzystora do 15 V lub do 150 V), a baza – mały potencjał dodatni względem emitera (kilkaset miliwoltów).

TRANZYSTOR BIPOLARNY

Tranzystor bipolarny to tranzystor, który zbudowany jest z trzech warstw półprzewodnika o różnym rodzaju przewodnictwa. Rozróżniamy tranzystory typu pnp oraz npn, ich uproszczona struktura, oraz symbol zostały przestawione poniżej.

Zasada działania tranzystora bipolarnego od strony ‘użytkowej’ polega na sterowaniu wartością prądu kolektora za pomocą prądu bazy. (Prąd emitera jest zawsze sumą prądu kolektora i prądu bazy). Prąd kolektora jest wprost proporcjonalny do prądu bazy, współczynnik proporcjonalności nazywamy wzmocnieniem tranzystora i oznaczamy symbolem h21E lub grecką literą β Napięcie przyłożone do złącza baza-emiter przyłożone w kierunku przewodzenia wymusza przepływ prądu przez to złącze – nośniki większościowe (elektrony w tranzystorach NPN lub dziury w tranzystorach PNP) przechodzą do obszaru bazy, (stąd nazwa elektrody: emiter, bo emituje nośniki). Nośniki wprowadzone do obszaru bazy przechodzą bezpośrednio do kolektora – jest to możliwe dzięki niewielkiej grubości obszaru bazy – znacznie mniejszej niż droga swobodnej dyfuzji nośników ładunku w tym obszarze (ok. 0.01-0.1mm), co pozwala na łatwy przepływ nośników przechodzących przez jedno ze złącz do obszaru drugiego złącza – nośniki wstrzyknięte do bazy niejako „siłą rozpędu” dochodzą do złącza kolektor baza. Ponieważ złącze to jest spolaryzowane w kierunku zaporowym to nośniki mniejszościowe są „wsysane” do kolektora. Prąd bazy składa się z dwóch głównych składników: prądu rekombinacji i prądu wstrzykiwania.
Prąd rekombinacji to prąd powstały z rekombinowania wstrzykniętych do bazy nośników mniejszościowych z nośnikami większościowymi w bazie. Jest tym mniejszy im cieńsza jest baza.
Prąd wstrzykiwania jest to prąd złożony z nośników wstrzykniętych z bazy do emitera, jego wartość zależy od stosunku koncentracji domieszek w obszarze bazy i emitera.

TRANZYSTOR POLOWY

Tranzystor polowy (skrót FET, ang. Field Effect Transistor) to tranzystor, w którym sterowanie prądem odbywa się za pomocą pola elektrycznego (stąd nazwa).
Zasadniczą częścią tranzystora polowego jest kryształ odpowiednio domieszkowanego półprzewodnika z dwiema elektrodami: źródłem (symbol S od angielskiej nazwy source) i drenem (D, drain). Pomiędzy nimi tworzy się tzw. kanał, którym płynie prąd. Wzdłuż kanału umieszczona jest trzecia elektroda, zwana bramką (G, gate). Przyłożone do bramki napięcie wywołuje w krysztale dodatkowe pole elektryczne, które wpływa na rozkład nośników prądu w kanale. Skutkiem tego jest zmiana przekroju kanału, co objawia się jako zmiana oporu źródło – dren. W tranzystorach epiplanarnych (również w przypadku układów scalonych, w których wytwarza się wiele tranzystorów na wspólnym krysztale) wykorzystuje się jeszcze czwartą elektrodę, tzw. podłoże (B, bulk albo body), służącą do odpowiedniej polaryzacji podłoża.
W tranzystorach polowych między elektrodami płynie prąd nośników jednego rodzaju, prąd nośników większościowych. Wartość prądu przepływającego przez tranzystor polowy jest zależna od wartości napięcia przyłożonego między źródłem a drenem oraz od wartości rezystancji kanału, która wyrażona jest wzorem:

Odpowiednio do technologii wykonania rozróżnia się dwa główne typy tranzystorów polowych:
złączowe (JFET, Junction FET), w których bramka jest połączona z obszarem kanału. Tranzystor unipolarny JFET ma trzy elektrody:
a)Źródło, oznaczone literą S (ang. Sourse), jest elektrodą, z której wpływają nośniki do kanału.
b)Dren, oznaczony literą D (ang. Drain), jest elektrodą, do której dochodzą nośniki ładunku.
c)Bramka, oznaczona literą G (ang. Gate), jest elektrodą sterującą przepływem ładunku
z izolowaną bramką (IGFET, Insulated Gate FET).
Wśród tranzystorów złączowych, stosownie do typu połączenia bramki, rozróżnia się:
tranzystory ze złączem p-n (PNFET),
tranzystory ze złączem metal-półprzewodnik (MESFET, MEtal-Semiconductor FET),
zaś wśród tranzystorów z bramką izolowaną najszerzej stosowane są
tranzystory MOSFET
Ze względu na budowę i sposób działania (znikomy prąd bramki) tranzystory polowe charakteryzują się bardzo dużą rezystancją wejściową i dużą transkonduktancją.

Szczegółowa klasyfikacja tranzystorów unipolarnych

ZASTOSOWANIE TRANZYSTORÓW

Tranzystory znajdują szerokie zastosownia w elektryce, elektronice, technice i podobnych dziedzinach.

Posted in Referaty | Leave a comment

Zastosowanie magnesów i elektromgnesów

Magnes – ciało lub urządzenie wytwarzające stałe pole magnetyczne. Magnesy dzieli się na:
magnesy trwałe,
magnesy proszkowe,
magnesy tlenkowe,
elektromagnesy
magnesy nadprzewodnikowe .
Magnes neodymowy
Zawansowane technologie wymagają magnesów o dużej wydajności. w ciągu ostatnich 10 lat magnesy neodymowe stały się niezmiernie popularne zwłaszcza w motorach, sensorach, komputerach i komponentach do ich produkcji czy kuchenkach mikrofalowych. Właśnie dzięki wysokiemu poziomowi energii magnesów neodymowych mogło dojść do znacznej “miniaturyzacji” zarówno elektronicznych jak i mechanicznych komponentów, w wyniku, czego korzystamy z dysków o dużych pojemnościach, miniaturowych nagrywarek, mp3 playerów, wag i samochodowych systemów hamulcowych.
Przykłady użyteczności magnesów neodymowych:
Klamry zaciskowe, filtrowanie oleju, wyszukiwanie ukrytych w ścianie niewidocznych kołków, wyszukiwanie gwoździ pod podłogą, terapia magnetyczna, łączenie smoczka z ustami lalki, mocowanie narzędzi, mocowanie plandek i pokrowców w samochodach itp., zamki w szafkach, wykrywacze metalu, mieszadła magnetyczne, budowa prądnic, uzdatnianie wody, mocowanie sakw motocyklowych, przyspieszenie procesu leżakowanie win i nalewek, magnesy trakcyjne w modelach samochodów, sprzęgła magnetyczne w modelach kolejowych,
Elektromagnes – element elektryczny zbudowany z cewki nawiniętej na rdzeniu ferromagnetycznym (wykonanym zazwyczaj z miękkiego żelaza). Pod wpływem przepływającego przez cewkę prądu elektrycznego wytwarzane jest pole magnetyczne. Pole magnetyczne wytwarzane przez elektromagnes wzrasta po zwiększeniu liczby zwojów lub natężenia przepływającego prądu przy stałej długości cewki.
Zastosowanie
Silnik elektryczny (najpowszechniejsze wykorzystanie elektromagnesu), budowa słuchawek, dzwonków, styczników, nauka, medycyna, dźwigi elektromagnetyczne, huty (przenoszenie złomu żelaznego), stocznie (transport blach stalowych), hale (utrzymywanie ciężkich części stalowych), cyklotrony, instalacje alarmowe
Silnik elektryczny
Zamiana energii prądu elektrycznego na prace mechaniczną, stało się możliwe dzięki, zaobserwowaniu istnienia siły elektromotorycznej, którą wykorzystano do budowy silnika elektrycznego. Problem, w budowie silnika, polegał na tym aby znaleźć sposób zamiany krótkotrwałego ruchu przewodnika “z prądem” w polu magnetycznym na ciągły ruch obrotowy.
Michael Faraday – jego doświadczenia zapoczątkowały powstanie silnika elektrycznego. Udało mu się skonstruować urządzenie zamieniające elektryczność w ciągły ruch mechaniczny. Jego doświadczenie zwane „obroty elektryczne” polegało na zanurzeniu jednego końca drutu w rtęci wypełniającej naczynie. Pośrodku naczynia umieścił magnes sztabkowy. Podłączając baterię do góry przewodu i rtęci w naczyniu wprawił drut w ruch obrotowy wokół magnesu. Zasada działania silnika elektrycznego jest następująca: wirnik obraca się dzięki temu, że uzwojenia przewodzące prąd umieszczone są w polu magnetycznym. Elektromagnes (stojan) wytwarza pole magnetyczne. Prąd podawany jest na uzwojenia wirnika. Pola magnetyczne uzwojenia i stojana oddziałują na siebie, powodując nieznaczny obrót wirnika. Prąd podawany jest wówczas na następne uzwojenie; cały proces przebiega bardzo szybko i silnik obraca się. Pierwszy pracujący silnik elektryczny powstał w USA w Stanach Zjednoczonych. Jego twórcą był Thomas Davenport, w swoich konstrukcjach użył on do napędu wiertarki i tokarki do drewna. Silnik był wyposażony w elektromagnes i osiągał prędkość 450 obrotów na minutę. Dwa lata później Davenport zbudował większy silnik, napędzający rotacyjną prasę drukarską, na której zaczął druk pierwszego w USA czasopisma poświęconego elektryczności. Pierwszy miniaturowy silnik zbudował Thomas Alva Edison w 1880 roku, aby napędzać elektryczne pióro do sporządzania kropkowanych matryc powielaczowych. Motor miał wymiary 2,5 cm na 4 cm i osiągał około 4 tysięcy obr/min., napędzając drgającą igłę w obsadce, która robiła w matrycy otworki układające się w kontury liter. Całość napędzała dwuogniskowa bateria. Elektryczne pióro Edisona (zbudowano ich około 60 tysięcy sztuk), skutecznie powielało dokumenty, aż zostało wyeliminowane przez wynalazek maszyny do pisania.

Kompas magnetyczny
Przyrząd nawigacyjny służący do wyznaczania bieżącego kierunku południka magnetycznego. W kompasie wykorzystano zjawisko ustawiania się magnesu wzdłuż linii pola magnetycznego. Kompas składa się z wąskiego, długiego i lekkiego magnesu (tzw. igły magnetycznej) ułożyskowanego na pionowej osi oraz tarczy z podziałką kątową (tzw. róży kompasowej).Kompasy magnetyczne nie działają w pobliżu: magnesów i ferromagnetyków przewodów przewodzących prąd o dużym natężeniu, ciał silnie naelektryzowanych (igła ulega polaryzacji elektrycznej)  gdyż obiekty te zakłócają naturalne pole magnetyczne ziemi a w rezultacie zniekształcają wskazania kompasu.

Mocowanie przyrządów Np. noży

Szeroka gama kształtów i rozmiarów magnesów neodymowych NdFeB gwarantuje dopasowanie odpowiedniego rozmiaru magnesu do każdego narzędzia (np. noża), niezależnie od jego wielkości. Dzięki temu jest możliwość wykonania według własnego pomysłu mocowań ze stali (w tym z nierdzewnej), dostosowanych do indywidualnych potrzeb lub po prostu przyczepić gdzieś magnes a na nim zawiesić narzędzie lub nóż.
Mieszadła magnetyczne
W badaniach naukowych i w analizie laboratoryjnej często wykorzystuje się mieszadła magnetyczne aby uniknąć konieczności zanurzania w mieszanym roztworze mieszadła wraz z drążkiem prowadzącym i tym samym ograniczyć niebezpieczeństwo skarżenia roztworu. Do roztworu trafia tylko jeden magnes a drugi poruszany jest na zewnątrz pojemnika wywołując ruch magnesu wewnątrz.

Posted in Magnetyzm | Leave a comment

Zjawiska optyczne w przyrodzie

Tęcza

Tęcza jest jednym z efektywniejszych zjawisk optycznych w atmosferze. Jest to układ łuków o barwach od fioletowej do czerwonej, wywołanych przez światło Słońca lub Księżyca, padające na zespół kropel wody w atmosferze (deszcz, mgła, mżawka). Łuk pierwszy to wynik jednokrotnego, a drugi dwukrotnego odbicia rozszczepionego światła wewnątrz kropli. Tęczę obserwuje się na tle chmur, z których pada deszcz, znajdujących się po przeciwnej stronie nieba niż Słońce. Warunki, przy których obserwuje się typową tęczę mają przeważnie miejsce w przypadku chmur kłębiastych deszczowych. Natężenie światła, szerokość i barwy tęczy wahają się w szerokim przedziale w zależności od rozmiarów kropel. Tęczę obserwuje się również w bryzgach fal morskich, wodospadów i fontann. W tęczy głównej barwa fioletowa występuje po wewnętrznej stronie, a barwa czerwona po zewnętrznej stronie. W tęczy wtórnej, o znaczenie mniejszej jasności od tęczy głównej, czerwona barwa jest od wewnątrz, a fioletowa od zewnątrz. Zjawisko powstaje na skutek rozszczepienia światła białego i odbicia go wewnątrz kropel deszczu.

Gloria

Gloria powstaje na skutek dyfrakcji światła na kroplach wody lub kryształach lodu. Gloria jest podobna do wieńca, jednak powstaje nie dookoła Słońca lub Księżyca, lecz dookoła punktu, położonego po stronie przeciwnej względem tarczy ciała niebieskiego. Zjawisko to występuje na chmurach, położonych na wprost przed obserwatorem albo niżej od niego, tj w górach lub przy obserwacjach z samolotu. Uwaga jeśli chmura lub mgła są dość blisko obserwatora jego cień wydaje się bardzo duży nazywa się to wówczas zjawiskiem BROCKENU nie zależnie od tego czy jest otoczony czy tez nie jest otoczony barwną glorią. Najczęściej występuje przy chmurach średnich. Gloria powstaje z skutek ugięcia się światła uprzednio odbitego od kropelek chmur w tym samym kierunku w jakim na nie padło.

Halo

Halo jest jednym z ciekawszych zjawisk optycznych na niebie i powstaje na skutek załamania światła w chmurze zawierającej kryształki lodu. Występuje jako barwny biały świetlisty pierścień w którego środku znajduje się tarcza Słońca lub Księżyca. Krąg ten ma zwykle słabo widoczne zabarwienie czerwone od wewnątrz i w rzadkich przypadkach fioletowe na zewnątrz. Część nieba wewnątrz kręgu jest wyraźnie ciemniejsza niż na zewnątrz. Tzw. małe halo powstaje przez załamanie na powierzchniach kryształków o kącie łamiącym 60. Duże halo powstaje podczas załamania światła na krawędziach kryształków wzajemnie do siebie prostopadłych. Zjawisko halo występuje przy chmurach typu Cirrus.

Cień i półcień

Światło rozchodzi się po linii prostej pod warunkiem że nie napotka przeszkody o rozmiarach porównywalnych z długością fali. Dlatego też jeśli na drodze promieni świetlnych umieści się przeszkodę to z tyłu za nią utworzy się cień. Jeśli źródło światła ma duże rozmiary liniowe to z tyłu przedmiotu utworzą się obszary cienia i półcienia.

Zaćmienie Słońca i Księżyca

Znając mechanizm powstawania cienia i półcienia można wytłumaczyć zjawiska zaćmienia Słońca i Księżyca. Gdy okrążający Ziemię Księżyc ustawi się pomiędzy Słońcem a Ziemią to przesłoni część promieni wysyłanych przez Słońce. Pewien obszar Ziemie znajdzie się w cieniu Księżyca. Na tym obszarze ludzie zaobserwują całkowite zaćmienie Słońca. Natomiast w obszarze półcienia mieszkańcy zobaczą zaćmienie częściowe. Podobnie jest w przypadku zaćmienia Księżyca. Wtedy jednak promienie słoneczne przesłania Ziemia i nie docierają one do Księżyca ( Księżyc znajduje się w cieniu Ziemi).

Zorza polarna

Zorza polarna jest jednym z najpiękniejszych zjawisk atmosferycznych. Jest ona charakterystyczna dla obszarów arktycznych i antarktycznych. Na ciemnym niebie nad biegunami najczęściej w odległości 20 – 25 stopni od bieguna geometrycznego Ziemie zorza rozświetla niebo tworząc różne formy. Najczęściej SA to świetliste łuki smugi albo pasma jednorodne lub o strukturze promienistej o wyglądzie draperii zasłon lub koron. Zarówno położenie zorzy polarnej na niebie jak i zabarwienie i natężenie świecenia ulegają ciągłym często bardzo szybkim zmianom.

Refleksja światła i miraże

Docierająca na Ziemię światło Słońca, Księżyca, gwiazd czy planet ulega zakrzywieniu w atmosferze ziemskiej, czyli REFRAKCJI. Zakrzywienie jest tym większe im bliżej horyzontu znajduje się świecące ciało niebieskie. Nie występuje dla ciał znajdujących się z zenicie. Na pewno znane jest pojęcie fatamorgany, chociażby z przygodowych filmów. Jest to przykład tzw. MIRAŻU. Rozróżnia się miraże dolne i górne. Miraże dolne obserwuje się pod horyzontem powstają na bardzo rozgrzanych terenach. Miraże górne powstają powyżej linii horyzontu.

Posted in Uncategorized | Leave a comment

Prąd elektryczny

1) czym jest prąd elektryczny w cieczach i gazach?
W gazach i cieczach przepływ prądu polega na równoczesnym i uporządkowanym ruchu ładunków dodatnich i ujemnych. W przewodnikach w węzłach sieci krystalicznej znajdują się jony dodatnie zaś po między nimi chaotycznie poruszają się elektrony pochodzące z powłoki walencyjnej zwane elektronami swobodnymi.

2)co to jest gaz elektronowy?
ogół swobodnych elektronów przewodnictwa w krysztale. W opisie wielu zjawisk dotyczących metali (np. przewodnictwo elektryczne, właściwości cieplne, zjawiska optyczne) decydujące znaczenie ma udział elektronów przewodnictwa traktowanych jako gaz podlegający statystyce Fermiego-Diraca. Gaz elektronowy podlega zwyrodnieniu

3)co to znaczy ze natężenie prądu wynosi 1A?
oznacza to ze pod wplywem przylozonego napiecia plynie prad o natezeniu 1A

4) podaj treśc prawa Ohma
natężenie prądu stałego I jest proporcjonalne do całkowitej siły elektromotorycznej w obwodzie zamkniętym lub do różnicy potencjałów (napięcia elektrycznego) między końcami części obwodu niezawierającej źródeł siły elektromotorycznej. Prawidłowość tę odkrył w 1827 roku niemiecki fizyk, profesor politechniki w Norymberdze i uniwersytetu w Monachium Georg Simon Ohm.
Natężenie prądu jest wprost proporcjonalne do przyłożonego napięcia I ^ U / I=1/R *U

5) co jest miara oporu?
Rezystancja jest miarą oporu, z jakim element przeciwstawia się przepływowi prądu elektrycznego.Zwyczajowo rezystancję oznacza się symbolem (wielka litera R).Jednostką rezystancji w układzie SI jest om (1 Ω).

6) opór właściwy
Opór zależy od wymiarów geometrycznych przewodnika, długości i pola powierzchni przekroju poprzecznego. Zależnośc tę można wyrazic wzorem: R=ρ* l/S
R- opór elektryczny, ρ- opór właściwy, l- długośc przewodu, S pole powierzchni przekroju poprzeczneg przewodnika.
Wartość oporu właściwego jest wielkością stałą dla danej substancji w ustalonych warunkach .

1) czym jest prąd elektryczny w metalach?
W metalach swobodnie przemieszczają się jedynie elektrony, dlatego prąd elektryczny w metalach jest ruchem elektronów przewodnictwa. W półprzewodnikach nośnikami prądu są elektrony i dziury.

2)co to są izolatory?
materiał, który nie przewodzi prądu elektrycznego (np. dielektryk). Izolatorami są np.: szkło, porcelana, specjalna guma, pewne rodzaje plastików, suche drewno,olej transformatorowy, suche powietrze, próżnia. Ciekawostką jest, że czysta chemicznie, tzn. wolna od soli mineralnych i bakterii woda też jest dobrym izolatorem.

4) Charakterystyka prądowo-napięciowa
suma wszystkich sil w okreslonym obwodzie zalezy zarowno od oporu rzewodnika jak oporu wewnetrznego zrodla zasilenia

5) a co to znaczy ze opor elek wynosi 1 ohm?
jezeli prad pod wplywem przylozonego napiecia rownego 1V poplynie prad o natzeniu 1A.

6)od czego zalezy opór elektryczny przewodnika?
Opór zależy od wymiarów geometrycznych przewodnika, długości i pola powierzchni przekroju poprzecznego. Zależnośc tę można wyrazic wzorem: R=ρ* l/S

Posted in Ściągi | Leave a comment

Fale mechaniczne

Fale mechaniczne

Falą nazywany zaburzenie rozchodzące się w danym ośrodku. Źródłem każdej fali jest drganie. Fale dzielimy ze względu na:
•Rodzaj drgań
•Mechaniczne
•Elektromagnetyczne
•Amplitudę
•Poprzeczne
•Podłużne
•Sposób zaburzenia ośrodka
•Koliste
•Kuliste
•Liniowe

Wielkości charakteryzujące fale:
•Amplituda – największe wychylenie z położenia równowagi
•Okres – jest to czas w którym punkt ośrodka wykonuje jedno pełne drganie
•Częstotliwość – równa jest ilości drgań jakie wykonują punkty ośrodka w ciągu jednostki czasu
•Długość – odległość pomiędzy najdalszymi punktami ośrodka będącymi w tej samej fazie drgań. Długość fali jest odwrotnie proporcjonalna do częstotliwości drgań źródła.
Prędkość fali zależy od rodzaju fali oraz od ośrodka, z którego się rozchodzi.

Fala mechaniczna to przemieszczające się odkształcenie.
Fala mechaniczna nie powoduje przesuwania punktu ośrodka, gdyż elementem przemieszczenia w fali nie jest materia, ale energia. Wynikiem tego jest zmieniające się zaburzenie lub wychylenie w sposób cykliczny różnych obszarów tego ośrodka. Fala może również występować jako zaburzenie w przestrzeni.

Przykłady fal mechanicznych;
•Fale wytworzone na gumowym wężu
•Fale wytworzone na powierzchni wody
•Fale dźwiękowe

Rozchodzenie się fali jest związane z wieloma ciekawymi zjawiskami jak:
•Odbicie – zmiana kierunku rozchodzenia się fali podczas zetknięcia z przeszkodą.
•Załamanie – zmiana kierunku rozchodzenia się fali podczas przejścia z jednego ośrodka do drugiego.
•Dyfrakcja – (ugięcie) zmiana kierunku rozchodzenia się fali na krawędziach przeszkód oraz w ich pobliżu.
•Interferencja – nakładanie się fal pochodzących z różnych źródeł, co prowadzi do ich wzmacniania lub wygaszenia.
Szczególnym przypadkiem interferencji fal jest fala stojąca. Powstaje w wyniku nałożenia się na siebie fali biegnącej z falą odbitą.

Zasada Huygensa tłumaczy zjawiska odbicia, załamania i ugięcia fali. Mówi ona, że każdy punkt ośrodka do którego dotrze fala, staje się źródłem nowej fali kulistej.

Ze względu na kierunek drgań fale dzielimy na:
•Podłużne – gdy drgania odbijają się równolegle do kierunku rozchodzenia się fali

Przykładem fal podłużnych są fale dźwiękowe rozchodzące się w powietrzu lub wodzie.

•Poprzeczne – gdy drgania odbywają się prostopadle do kierunku rozchodzenia się fali

Przykładem fal poprzecznych jest dowolna fala elektromagnetyczna np. fale świetlne, fale radiowe.

Źródłem dźwięku jest ciało drgające. Fala dźwiękowa czyli akustyczna rozprzestrzenia się w różnych ośrodkach np. w powietrzu, wodzie lub szkle. Drgania są przenoszone przez cząsteczki tych ośrodków. Fala akustyczna jest falą podłużną. Dźwięki słyszane przez ucho ludzkie mieszczą się w granicach częstotliwości od
16 – 20000 Hz. Odbierany przez nas dźwięk jest formą energii o niewielkich wartościach. Fala dźwiękowa nie przemieszcza się w próżni. Fale dźwiękowe mogą rozchodzić się zarówno w ciałach stałych, cieczach, jak i gazach, dlatego ściany budynków czy warstwa wody jedynie trochę tłumią dźwięki. Fale dźwiękowe rozchodzą się w powietrzu we wszystkich kierunkach tak jak fale na wodzie. Sposób w jaki dźwięk rozprzestrzenia się w pomieszczeniu zależy od kształtu architektonicznego tego pomieszczenia i od wyposażenia jego wnętrzna. Powierzchnie twarde i płaskie dobrze odbijają dźwięk, a powierzchnie nierówne i miękkie w dużym stopniu go pochłaniają.

Zjawisko Dopplera – zachodzi wówczas, gdy źródło dźwięku i odbiornik poruszają się względem siebie.

Wysokość dźwięku zależy od częstotliwości drgań (im większa częstotliwość sygnału tym wyższy dźwięk).
Głośność dźwięku zależy od natężenia (jeśli sygnał ma odpowiednio duże natężenie wydaje się głośniejszy).
Barwa odróżnia dźwięki w zależności od pochodzenia.

Dźwięki ze względu na częstotliwość dzielimy na:
•Infradźwięki (nie odbieramy)
•Dźwięki (odbieramy)
•Ultradźwięki (odbieramy jako ból)

Podział ze względu na widmo:
•Dźwięki które możemy odróżnić (mowa, śpiew)
•Szumy (hałas, młot pneumatyczny)

W fizyce występuje bardzo wiele rodzajów fal

Echo jest falą dźwiękową która powraca do nas po odbiciu się od jakiejś dalekiej przeszkody.

Fale sejsmiczne wywołane przez trzęsienie ziemi i podziemne wybuchy przemieszczają się przez skały i ciecze, jest to też rodzaj fali dźwiękowej.

Echosonda wytwarza podłużne fale ciśnienia przez wprowadzenie cząsteczek wody w ruch do przodu i do tył. W ten sposób powstają obszary o podwyższonym i obniżonym ciśnieniu. Pomiar czasu potrzebnego na to, aby fala odbiła się od dna morza i wróciła, pozwala na określenie głębokości. Echosonda wykorzystywana jest do poszukiwania ławic ryb czy badania dna morskiego.

W ultrasonografach wykorzystywanych w medycynie fale odbite przekształcane są przez komputer w impulsy elektryczne tworząc obraz na ekranie.

Fala uderzeniowa jest to cienka warstwa powietrza, w której następuje gwałtowny wzrost ciśnienia gazu. Rozchodzi się szybciej niż dźwięk, powstaje podczas silnego wybuchu lub ruchu ciała z prędkością ponaddźwiękową (samolot). Fala która powstaje przy wybuchach rozchodzi się promieniście, zanika wraz z oddaleniem się od źródła. W momencie osłabienia rozchodzi się dalej jako fala dźwiękowa.

Fala boczna jest to fala, która powstaje na granicy co najmniej dwóch ośrodków podczas padania na nie fali kulistej.

Fala kulista jej powierzchnie falowe mają kształt współśrodkowych powierzchni kulistych. Środek ich jest nazywany środkiem fali. Fale te mają zastosowanie do wyjaśnienia zjawisk odbicia i załamania.

Fala nośna jest to fala elekromagnetyczna o stałej częstotliwości wytwarzana przez nadajnik fal elektromagnetycznych. Podlega modulacji w celu przesłania sygnału informacyjnego, natomiast sama nie zawiera informacji.

Fala stojąca, której pozycja w przestrzeni pozostaje niezmienna. Może powstać w ośrodku poruszającym się względem obserwatora lub w przypadku interferencji dwóch fal poruszających się w przeciwnych kierunkach. Można ją również potraktować jako drgania ośrodka, które nazywamy drganiami normalnymi. Taką falą jest fala atmosferyczna powstająca w powietrzu, wykorzystywana przez pilotów szybowcowych. Również można ją wykorzystać w urządzeniach, które wytwarzają drgania:
•Wnęki rezonansowe
•Pudła rezonansowe
•Instrumenty muzyczne (piszczałki organowe)

Posted in Referaty | Leave a comment

Optyka – najważniejsze pojęcia zwierciadła, soczewki

Odbicie to nagła zmiana kierunku rozchodzenia się fali na granicy dwóch ośrodków powodująca, że powraca ona do medium, z którego pochodzi. Odbicie może dawać obraz lustrzany lub być rozmyte, zachowując tylko właściwości fali, ale nie dokładny obraz jej źródła.

Odbicie światła
Światło przy odbiciu zachowuje się tak samo jak fale mechaniczne.

Prawo odbicia
Kąt padania jest równy kątowi odbicia. Promień fali padającej, promień fali odbitej i prosta prostopadła (normalna) płaszczyzny odbijającej leżą w jednej płaszczyźnie.

Zwierciadło Urządzenie zbudowane w celu odbijania fal to zwierciadło.
Aby zaszło odbicie ośrodki muszą mieć różne współczynniki załamania. W szczególnym przypadku możliwe jest całkowite wewnętrzne odbicie fali od powierzchni oddzielającej różne materiały.

Zwierciadło jest to wypolerowana powierzchnia metalu, szkła (lustra) lub wody.

Zwierciadła dzielimy na:
•płaskie, np. lustro
•kuliste (wklęsłe i wypukłe)

ZWIERCIADŁO PŁASKIE

x – odległość przedmiotu od zwierciadła
y – odległość obrazu od zwierciadła

W zwierciadle płaskim powstaje obraz pozorny, to znaczy, że powstał w wyniku przecięcia się przedłużeń promieni odbitych.

ZWIERCIADŁO KULISTE
•wklęsłe

O – środek krzywizny, czyli środek kuli, z której zwierciadło zostało wycięte
r – promień krzywizny, czyli promień kuli, z której zwierciadło zostało wycięte
F – ognisko zwierciadła, czyli punkt przecięcia promieni odbitych
f – ogniskowa zwierciadła, czyli odległość ogniska od zwierciadła

Trójkąt OAF jest równoramienny, więc OF=FA.

Ze względu na niewielkie rozmiary zwierciadła w porównaniu do promienia, można przyjąć, że , czyli:

•wypukłe

Zwierciadło wypukłe ma ognisko pozorne.

Ognisko to w optyce określenie teoretycznego punktu, w którym przecinają się promienie świetlne, równoległe do osi optycznej, po przejściu przez układ optyczny skupiający (ognisko rzeczywiste) lub punkt, w którym przecinają się przedłużenia takich promieni po przejściu przez rozpraszający układ optyczny (ognisko pozorne).

Ogniskowa – odległość pomiędzy ogniskiem układu optycznego a punktem głównym układu optycznego np. odległość środka soczewki od punktu, w którym skupione zostaną promienie świetlne, biegnące przed przejściem przez soczewkę równolegle do jej osi.

Ogniskiem pozornym nazywa się punkt przecięcia się przedłużeń promieni odbitych, które przed odbiciem biegły równolegle do osi optycznej zwierciadła.

Załamanie światła w jego wyniku światło zmienia ośrodek w jakim się rozchodzi. Wraz ze zmianą ośrodka dochodzi najczęściej do zmiany kierunku rozchodzenia się światła. Załamanie światła jest podstawowym zjawiskiem na którym opiera się funkcjonowanie soczewek i pryzmatów.
Przykłady. Załamanie występuje m.in. gdy światło przechodzi:
-Z powietrza do wody
-z wody do powietrza
-ze szkła do powietrza
-z powietrza do szkła
-z warstwy powietrza gęstszego do rzadszego
Prawo załamania-Stosunek sinusa kąta padania do sinusa kąta załamania, zwany współczynnikiem załamania n ośrodka drugiego względem pierwszego, jest równy stosunkowi prędkości rozchodzenia się fali w ośrodku pierwszym do prędkości rozchodzenia się fali w ośrodku drugim. w obu ośrodkach. Promień fali padającej, promień fali załamanej i prosta prostopadła (normalna) do granicy ośrodków leżą w jednej płaszczyźnie

bezwzględny współczynnik załamania – równy stosunkowi prędkości światła w próżni do prędkości fazowej fali w danym ośrodku

względny współczynnik załamania – równy ilorazowi bezwzględnych współczynników załamania dwóch ośrodków.

Całkowite wewnętrzne odbicie to zjawisko fizyczne zachodzące dla fal (najbardziej znane dla światła) występujące na granicy ośrodków o różnych współczynnikach załamania. Polega ono na tym, że światło padające na granicę od strony ośrodka o wyższym współczynniku załamania pod kątem większym niż kąt graniczny, nie przechodzi do drugiego ośrodka lecz ulega całkowitemu odbiciu.

Zjawisko to jest wykorzystywane w pryzmatach oraz światłowodach. Jest także przyczyną powstawania refleksów w oszlifowanym diamencie.

Pryzmat – bryła z materiału przezroczystego o co najmniej dwóch ścianach płaskich nachylonych do siebie pod kątem ostrym.
Używany w optyce do zmiany kierunku biegu fal świetlnych, a poprzez to, że zmiana kierunku zależy od długości fali jest używany do analizy widmowej światła. Zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia pozwala użyć pryzmatu jako idealnego elementuodbijającego światło. Wykorzystywany w produkcji wielu urządzeń optycznych np.
Dyspersja – w optyce to zależność współczynnika załamania n ośrodka (np. szkła) od długości fali. W efekcie światło o różnych długościach załamane np. na pryzmacie załamuje się pod różnymi kątami, co daje rozdzielenie światła białego na barwy tęczy zwanego rozszczepieniem światła.

Zależność współczynnika załamania światła od długości fali światła nazywana jest współczynnikiem dyspersji i jest parametrem określającym własności minerałów. Minerały o dużej dyspersji odpowiednio oszlifowane mienią się różnymi barwami w wyniku rozłożenia światła białego.

Soczewki

Soczewką nazywamy ciało przezroczyste, ograniczone dwiema powierzchniami, zktórych przynajmniej jedna nie jest płaska.

Najczęściej są stosowane soczewki sferyczne, ograniczone powierzchniami kulistymi.

Soczewki dzielimy na:
•wypukłe (są w środku grubsze niż przy brzegach, a ich nazwa kończy się słowem wypukła)
•wklęsłe (są w środku cieńsze niż przy brzegach, a ich nazwa kończy się słowem wklęsła)

Wypukłe soczewki szklane umieszczone w powietrzu są skupiającymi, a wklęsłe rozpraszającymi.

SOCZEWKA SKUPIAJĄCA

Wiązka promieni przy osiach optycznych biegnąca równolegle do głównej osi optycznej, po dwukrotnym załamaniu skupia się w jednym punkcie, zwanym ogniskiem soczew
SOCZEWKA ROZPRASZAJĄCA

Wiązka promieni przy osiach biegnąca równolegle do głównej osi optycznej, po dwukrotnym załamaniu rozbiega się, ale przedłużenia promieni wychodzących z soczewki skupiają się w jednym punkcie, który jest pozornym ogniskiem soczewki.

Dioptria (D, dpt., δ) – pozaukładowa jednostka miary zdolności zbierającej układu optycznego, legalna, nienależąca do układu SI.
Równa jest odwrotności ogniskowej wyrażonej w metrach.
1 D = 1/m
Dodatnie liczby określają soczewki skupiające, a ujemne – soczewki rozpraszające.

Obraz pozorny to obraz przedmiotu, który powstaje w wyniku przecięcia się przedłużeń promieni rzeczywistych przechodzących przez układ optyczny. Obraz pozorny nie jest widoczny na ekranie.

Przykłady: obraz powstały w wyniku
-odbicia światła od płaskiego zwierciadła jest zawsze obrazem pozornym (patrz rysunek)
-przechodzenia promieni przez soczewkę rozpraszającą jest zawsze obrazem pozornym
-przechodzenia promieni przez soczewkę skupiającą jest obrazem pozornym wtedy, gdy odległość przedmiotu od soczewki jest mniejsza niż ogniskowa soczewki

Obraz rzeczywisty to obraz przedmiotu, który powstaje w wyniku przecięcia się promieni rzeczywistych przechodzących przez układ optyczny. Obraz rzeczywisty jest widoczny na ekranie umieszczonym w płaszczyźnie ogniskowania.

Przykłady: obraz powstały w wyniku
-odbicia światła od wklęsłego zwierciadła jest obrazem rzeczywistym.
-przechodzenia promieni przez soczewkę skupiającą jest obrazem rzeczywistym wtedy, gdy odległość przedmiotu od soczewki jest większa niż ogniskowa soczewki.

Aberracja sferyczna – cecha soczewki, układu optycznego, obiektywu lub zwierciadła sferycznego, polegająca na odmiennych długościach ogniskowania promieni świetlnych ze względu na ich położenie pomiędzy środkiem a brzegiem urządzenia optycznego – im bardziej punkt przejścia światła zbliża się ku brzegowi urządzenia (czyli oddala od jego osi optycznej), tym bardziej uginają się promienie świetlne.

Aberracja chromatyczna to cecha soczewki, lub układu optycznego, polegająca na odmiennych odległościach ogniskowania (wartościach współczynnika załamania) dla różnych barw widmowych światła, czyli różnych długości fali światła). W rezultacie występuje rozszczepienie światła, które powoduje, że jasne fragmenty obrazu na ciemnym tle będą miały dodatkowe barwne obwódki

Astygmatyzm to wada układu optycznego polegająca na tym, że promienie padające w dwóch prostopadłych płaszczyznach są ogniskowane w różnych punktach. Wywołuje obraz nieostry i zniekształcony.

Posted in Ściągi | Leave a comment

Klasyfikacja cząsteczek elementarnych

CZĄSTECZKI ELEMENTARNE

Są to cząstki, których budowa wewnętrzna nie jest znana i których przy aktualnym stanie wiedzy i techniki nie można dzielić ich na części składowe. Stanowią one podstawowe elementy budowy materii, a ich wzajemne oddziaływania warunkują własności materii i przebieg procesów w otaczającym nas świecie. Cząstki elementarne charakteryzowane są przez następujące wielkości: masę spoczynkową, ładunek elektryczny, spin (czyli moment pędu), moment magnetyczny oraz średni czas życia. Masę spoczynkową cząstek elementarnych określa się jako wielokrotność masy elektronu lub w jednostkach energii- elektronowoltach (eV); ładunek elektryczny cząsteczki elementarnej może wynosić 0, +1, -1, +2, -2 ładunku elementarnego (ładunek elektronu wynosi -1); średni czas życia podawany jest w sekundach. Podstawowym kryterium podziału cząstek elementarnych jest ich masa spoczynkowa. Wg tego kryterium, poza fotonem, rozróżnia się cząstki elementarne lekkie – leptony, o średniej masie – mezony i ciężkie – bariony. Mezony i bariony biorą udział w oddziaływaniach silnych – są to tzw. hadrony. Wszystkim cząstkom elementarnym odpowiadają antycząstki. Zjawisko zderzenia cząstki z antycząstką nazwano ANIHILACJĄ , co oznacza kres ich istnienia. Np. w wyniku zderzenia pozyton i elektron zamieniają się na dwa fotony. Wiedza o cząsteczkach elementarnych pochodzi głównie z doświadczeń prowadzonych w cyklotronach oraz z badań promieniowania kosmicznego. O istnieniu nie znanych jeszcze cząstek uczeni czasami wnioskują na podstawie rozważań teoretycznych. Historia odkryć cząsteczek elementarnych liczy ok. 100 lat:-1896r- J.J.Thomson odkrył elektron ujemny -negaton, -1905r-A. Einstein wprowadził pojęcie fotonu i cząstki te łącznie z protonem były jedynymi znanymi cząstkami elementarnymi do 1932.-1932r- J. Chadwick odkrył neutron, a C.D. Anderson i P. Blackett elektron dodatni -pozyton. W. Pauli przewidział istnienie neutrina-1956r -Reines i C. Cowan doświadczalnie potwierdzili istnienie neutrina -1935r- H. Yukawa przewidział istnienie mezonu -1937r- C.D. Anderson i S.H. Neddermeyer wykryli mezon. Kolejne lata przynosiły, odkrycia nowych cząsteczek elementarnych., obecnie jest ich już kilkaset. Z definicji cząsteczki wynika jednak, że uznanie określonej cząstki za elementarną uzależnione jest od stanu wiedzy i techniki doświadczalnej, a właściwie ich niedoskonałości. Można sądzić, że wiele z cząstek traktowanych dzisiaj jako elementarne, a może nawet wszystkie, nie zasługuje na to miano. Obecnie sądzi się powszechnie, że prawdziwie elementarnymi cząstkami są kwarki.
ANION
Jon ujemny; atom lub grupa atomów wykazująca ujemny ładunek elektryczny. Aniony mają nadmierną liczbę elektronów; tworzą się np. podczas dysocjacji elektrolitycznej.

ANTYCZĄSTKA
Odpowiednik cząstki elementarnej (np. protonu, neutronu, elektronu) o takiej samej masie, spinie, czasie życia, lecz przeciwnym ładunku i zwrocie momentu magnetycznego. Zderzenie antycząstek z odpowiadającą jej cząstką powoduje anihilację.

BARIONY
Cząstki o spinie połówkowym. Do barionów zalicza się hiperony i nukleony oraz ich stany rezonansowe. Bariony biorą udział w oddziaływaniach silnych, a także elektromagnetycznych i słabych

BOZONY- CZĄSTKI BOSEGO
Cząstki o spinie całkowitym. Są nimi fotony, mezony, układy złożone z bozonów, a także układy złożone z parzystej liczby fermionów. Liczba bozonów w dowolnym stanie kwantowym nie jest ograniczona, a układ taki opisywany jest funkcją falową.

DEUTERON
Jądro atomu deuteru -wodoru ciężkiego. Składa się z protonu i neutronu. Liczba atomowa 1, liczba masowa 2. Oznaczany symbolem chemicznym D+ lub symbolem d, stosowany jest do wywoływania reakcji jądrowych.

ELEKTRON
Trwała cząstka elementarna o masie spoczynkowej 9,1 · 10-31kg, ujemnym ładunku elektrycznym 1,6 · 10-19C i spinie , odkryta w 1897r przez J.J. Thomsona. Obok protonów i neutronów elektrony są podstawowymi składnikami materii, tworzącymi w atomach powłoki elektronowe, których struktura decyduje o właściwościach fizycznych i chemicznych materii. Elektron posiada swoją antycząstkę – pozyton, o dodatnim ładunku elektrycznym równym ładunkowi negatonu. Elektrony występują też jako cząstki swobodne, wyrwane z atomów w wyniku dostarczenia im odpowiedniej energii większej od pracy wyjścia (pracy, jaką trzeba wykonać, by przemóc siły wiążące elektron z atomem , np. w zjawisku fotoelektrycznym lub w wyniku termoemisji). Elektrony swobodne powstają też w przemianach promieniotwórczych lub rozpadach innych cząstek elementarnych. Wiązki elektronów, mające też właściwości falowe zgodnie z hipotezą de Broglie’a, znalazły ważne zastosowanie w mikroskopach elektronowych.

FERMIONY
Cząstki podlegające statystyce kwantowej Fermiego-Diraca -stąd nazwa. Charakteryzują się spinami połówkowymi. Do fermionów należą m.in. elektrony, nukleony, neutrina

FONON
Nibycząstka. Kwant energii drgań harmonicznych sieci krystalicznej lub powierzchni jądra atomu; teoria fonów wyjaśnia m.in. nadprzewodnictwo niskotemperaturowe

FOTON
Kwant energii pola elektromagnetycznego, cząstka elementarna o masie spoczynkowej m 0 = 0, l ,liczbie spinowej s = 1, nie posiadająca ładunku elektrycznego ani momentu magnetycznego, poruszająca się z prędkością światła w próżni. Foton jest kwantem ( czyli porcją) promieniowania elektromagnetycznego; jego energia (E), pęd (p) i masa (m) zależą od częstotliwości (ν) promieniowania i są równe: E = hν, p = hν /c, m = h ν /c2, gdzie: h = 6,62*10-34 Js (stała Plancka). Fotony powstają w wyniku przejścia atomu lub jądra atomowego z wyższego na niższy poziom energetyczny. I odwrotnie – gdy atom lub jądro pochłania foton, to przechodzi z niższego na wyższy poziom energetyczny. Ponieważ różnica energii pomiędzy poziomami energetycznymi jest ściśle określona, wielkość fotonów emitowanych lub absorbowanych przez dany atom lub jądro nie może być dowolna, lecz jest równa tej różnicy. Wynikiem absorpcji fotonu może być zjawisko fotoelektryczne lub fotoreakcja jądrowa. Hipotezę istnienia fotonu wysunął w 1905r A. Einstein na podstawie koncepcji kwantów M. Plancka.

GLUON
Cząstka elementarna, bozon pośredniczący w oddziaływaniach silnych kwarków. W oddziaływaniach silnych gluony, odmiennie niż fotony w elektromagnetyzmie, oddziałują ze sobą. Gluony istnieją w ośmiu stanach ładunkowych (tzw. kolorach). Dotychczas nie zaobserwowano swobodnego gluona (być może jest to w ogóle niemożliwe), jednak istnieją silne przesłanki doświadczalne ich istnienia. Nazwa pochodzi od angielskiego słowa “glue” (klej)

GRAWITON
Przewidywany teoretycznie, lecz dotąd nie zaobserwowany kwant pola grawitacyjnego. Według kwantowej teorii pola grawiton powinien mieć masę spoczynkową równą zero i spin równy 2.

HADRONY
Rodzaj najprostszych cząstek elementarnych biorących udział we wszystkich rodzajach oddziaływań (zwłaszcza oddziaływań silnych). Dzielą się na bariony (fermiony o spinie połówkowym) i mezony (bozony o spinie całkowitym). Większość hadronów jest nietrwała. Składają się z kwarków, np. bariony są zbudowane z 3 kwarków, mezony zaś z pary kwark-antykwark. Mają rozmiar rzędu 10-15 metra.

HIPERONY
Cząstki elementarne z grupy barionów, cięższe od nukleonów, lecz lżejsze od deuteronów. Hiperony powstają w zderzeniach mezonów i nukleonów z nukleonami lub jądrami atomowymi . Są cząstkami nietrwałymi, o średnim czasie życia rzędu 10-10 sekundy, rozpadają się zazwyczaj w procesach oddziaływań słabych, niekiedy w procesach oddziaływań silnych lub elektromagnetycznych. Pierwszy hiperon został odkryty w 1947 r przez G.D. Rochestera i C.C. Butlera.

JON
Atom lub grupa atomów obdarzona ładunkiem elektrycznym; powstają w wyniku jonizacji, przyłączania elektronów do obojętnych atomów lub cząsteczek i dysocjacji elektrolitycznej. W zależności od liczby posiadanych ładunków elementarnych (przyłączonych lub utraconych elektronów) mogą być jedno-, dwu-, trój- itd. dodatnie (kationy) lub ujemne (aniony). Charakteryzuje je również określony promień jonowy i budowa powłoki elektronowej. Jak elektrony są nośnikami prądu elektrycznego (mogą się przemieszczać w polu elektrycznym). W gazach szybko zobojętniają się ( ulegają rekombinacji), w roztworach elektrolitów są trwałe dzięki wzajemnemu oddziaływaniu z rozpuszczalnikiem, występują też w węzłach sieci krystalicznej tzw. kryształów jonowych. Jony swobodne łatwo reagują ze sobą i innymi substancjami chemicznymi. W organizmach żywych występują we wszystkich tkankach i cieczach organicznych (wpływając np. na biochemiczne właściwości białek). Nazwę jonów wprowadził w 1824r M. Faraday

KATION
Jon dodatni, atom lub cząsteczka z niedomiarem elektronów. Przykłady: kation (prosty) sodu Na+, kation potasu K+, kation wapnia Ca2+, kation (złożony) amonu NH4+, kation (kompleksowy) heksaaminaniklu(II) [Ni(NH3)6]2+. W procesie elektrolizy kationy wędrują do katody (elektroda).

KWARKI
Podstawowe, uznawane za najbardziej elementarne, cząstki materii, z których zgodnie ze współcześnie przyjętymi modelami zbudowane są hadrony. W przyrodzie istnieje 6 kwarków i 6 odpowiadających im antykwarków. Ich odmiany (tzw. zapachy) oznaczone są pierwszymi literami angielskich nazw: u (up – górny), d (down – dolny), s (strange – dziwny), c (charm – powabny), b (beauty – piękny, nazywany także bottom – denny) oraz t (true – prawdziwy lub inaczej top – szczytowy). Wszystkie kwarki mają spin ½ liczbę barionową 1/3 oraz jedną z dwóch wartości ładunku elektrycznego; kwarki u, c, t ładunek 2/3 e, natomiast kwarki d, s, b ładunek 1/3 e ( e – ładunek elementarny). Kwarki podobnie jak gluony wiążące kwarki w hadron nie mogą występować jako samoistne obiekty. Tworzą one inne cząstki (np. protony, neutrony), a jako składniki doskonałe nie mogą być z nich wydzielone. Wg modelu kwarkowego kwarki i antykwarki (różniące się od kwarków w oznaczeniach kreską nad symbolem) o ładunkach ułamkowych tworzą cząstki o ładunkach całkowitych, np.: proton o ładunku + 1e tworzony jest przez 2 kwarki u i 1 kwarek d, neutron – 2 kwarki d i 1 kwarek u, mezon+ – po jednym kwarku u i d. Hipoteza zakładająca istnienie kwarków jako podstawowych składników hadronów została sformułowana w 1964 r, niezależnie, przez M. Gell-Manna i G. Zweiga. Nazwa kwarków wprowadzona przez M. Gell-Manna . Poszukiwania dowodów istnienia kwarków trwały wiele lat. Pierwsze kwarki zaobserwowano w 1968 r w Laboratorium Stanforda w USA, a istnienie ostatniego z sześciu kwarków – (t) – potwierdziły wyniki badań przeprowadzonych w 1994 r. Odkrycie to uznano za potwierdzenie słuszności modelu standardowego, najbardziej zaawansowanego modelu świata materialnego..

LEPTONY
Cząstki elementarne nie biorące udziału w oddziaływaniach silnych, np. neutrina, elektrony, miony. Wszystkie leptony są fermionami, mają spin połówkowy i liczbę barionową równą 0.

MEZONY
Silnie oddziałujące cząstki elementarne o spinie całkowitym i zerowej liczbie barionowej. Do najlepiej poznanych należą piony (mezony pi) i kaony (mezony K). Nazwa pochodzi od greckiego mésos – pośredni, bowiem mezony mają masę pośrednią między masą elektronu i masą protonu.

MIONY , μ
Cząstki elementarne o ładunku elektrycznym równym ładunkowi elektronu i masie 105,7 MeV. Są nietrwałe (średni czas życia wynosi 2,197 *10-6 s). Mają własności podobne do elektronów. Odkryte 1937 przez C.D. Andersona i S.H. Neddermeyera.

NEGATON
Nazwa wprowadzona 1948 dla ujemnego elektronu, w odróżnieniu od elektronu dodatniego -pozytonu, wraz z którym tworzy pierwszą poznaną parę „cząstka – antycząstka”

NEUTRINO , ν
Trwała cząstka elementarna z grupy leptonów o ładunku elektrycznym równym zeru i spinie połówkowym oraz bardzo małej masie spoczynkowej. Neutrina są produktem promieniotwórczego rozpadu β, wychwytu elektronu i rozpadu mionów oraz mezonów π i K (istnieją neutrina elektronowe , neutrina mionowe, neutrina taonowe ). Każdy cm2 powierzchni Ziemi wypromieniowuje co sekundę ok. 1 mln neutrinów. Neutrino zostało w 1931r przewidziane teoretycznie przez W. Pauliego, a zaobserwowane w 1956 r przez F. Reinesa i C.L. Cowana.

NEUTRON
Cząstka elementarna z grupy barionów. Ładunek elektryczny 0, masa 1,67 · 10-27kg, spin połówkowy. Neutron wraz z protonami (jako nukleony) wchodzą w skład jąder atomowych. Swobodny neutron ulega rozpadowi β na proton, elektron i antyneutrino elektronowe. Średni czas życia 0,93 · 103 s. Dzięki zerowemu ładunkowi elektrycznemu neutron wykorzystuje się w badaniach jąder atomowych (brak kulombowskiej bariery potencjału pozwala neutronowi łatwo przenikać do jądra atomowego). Neutron został odkryty w 1932 r przez J. Chadwicka.

NUKLEON
Cząstka elementarna, podstawowy składnik materii jądrowej, istniejąca w dwóch stanach ładunkowych: nukleon naładowany dodatnio – proton, nukleon elektrycznie obojętny – neutron. Masa obu nukleonów w przybliżeniu wynosi 939 MeV/c2. Zgodnie z teorią Diraca nukleony mają antycząstki (tzw. antynukleony), których istnienie zastało potwierdzone doświadczalnie. Nukleony biorą udział w oddziaływaniach silnych, elektromagnetycznych i słabych. Liczba nukleonów w jądrze jest zwana liczbą masową, ale w atomach danego pierwiastka może być zmienna -izotopy.

PARTONY
Wspólna nazwa dla cząstek będących składnikami barionów i mezonów. Hipoteza partonów sformułowana została po odkryciu złożoności protonu przez R. Hofstadter. Wykorzystywana jest w obliczeniach. Zgodnie z obecnym stanem wiedzy partonami są gluony, kwarki i antykwarki.

POZYTON
Cząstka elementarna (antycząstka negatonu) o takiej samej masie jak masa elektronu, lecz o elementarnym ładunku dodatnim. Swobodny pozyton jest cząstką trwałą. Jego zderzenie z negatonem prowadzi do anihilacji. Odkryty w 1932 r przez C.D. Andersona.

PROTON
Trwała cząstka elementarna o masie spoczynkowej 1,67* 10-27 kg, elementarnym ładunku dodatnim 1,60* 10-19 C i spinie ½. Składnik każdego jądra atomowego. Liczba protonów w jądrze atomowym stanowi niepowtarzalną cechę charakterystyczną danego pierwiastka zwaną liczbą atomową (Z). Odkryty w 1919 r przez E. Rutherforda. W 1955 r odkryto antycząstkę protonu – antyproton.

TACHIONY
Hipotetyczne cząstki o prędkościach większych od prędkości światła w próżni. Ruch tachionu byłby równoważny poruszaniu się wstecz w czasie.

Klasyfikacja cząsteczek elementarnych.
zapraszam do przeczytania ZAŁĄCZNIKA

Posted in Prace | Leave a comment

Fizyka strzału

[ze względu na ilustracje polecam pobrać plik .doc]

Zjawisko strzału
Prędkość początkowa pocisku
Odrzut broni i powstawanie kąta wylotu
Tor pocisku lotu

Zjawisko strzału
Ciśnienie gazów na dno łuski powoduje wciśnięcie dna w czółko zamka. Pod wpływem ciśnienia na ścianki łuski następuje ścisłe przyleganie ich do ścianek komory nabojowej, zapobiegające przerwaniu się gazów do tyłu. Gazy prochowe rozprzestrzeniają się w stronę najmniejszego oporu, tzn. dna pocisku, wprawiając pocisk w ruch. Pocisk wskutek ruchu do przodu wrzyna się w gwinty, otrzymując ruch wirowy i zostaje wyrzucony z przewodu lufy w kierunku przedłużenia osi przewodu lufy. Na tym polega zjawisko strzału. Przebiega ono bardzo szybko. Na przykład, pocisk w lufie karabinu wz 1891/30 – leci około 0,0015 sęk. W miarę palenia się ładunku prochowego ciśnienie gazów wzrasta, osiągając wielkość potrzebną do zupełnego werżnięcia się pocisku w gwinty. Ciśnienie to nazywa się ciśnieniem forsującym Po. Dla broni strzeleckiej ciśnienie to wynosi 250—500 kG/cm. Okres zjawiska strzału w którym zachodzi proces palenia się ładunku prochowego w stałej objętości i zwiększaniu się ciśnienia Po, nazywa się okresem wstępnym.

Po okresie wstępnym następuje pierwszy lub główny okres zjawiska strzału, podczas którego odbywa się palenie ładunku prochowego w szybko zmieniającej się objętości. Okres ten trwa od momentu uzyskania ciśnienia maksymalnego, aż do zupełnego spalenia się ładunku prochowego. Pocisk pod działaniem stale rosnącej ilości gazów prochowych zostaje wprawiony w ruch w przewodzie lufy. Ciśnienie w pierwszym okresie szybko wzrasta, osiągając maksimum Pm, ponieważ w początkowym okresie szybkie narastanie ilości gazów odbywa się w czasie stosunkowo powolnego zwiększania się objętości w przestrzeni pozapociskowej. W broni strzeleckiej maksymalne ciśnienie osiąga 2500— 400 kG/cm2 (w karabinie maksymalne ciśnienie występuje w chwili przebycia przez pocisk 4—6 cm drogi). Maksymalne ciśnienie w karabinku małokalibrowym dochodzi do 1300 kG/cm2. Większe ciśnienie powoduje znaczne przyspieszenie ruchu pocisku w przewodzie lufy, a zatem znaczne zwiększenie przestrzeni pozapociskowej. Dlatego też mimo przyrostu ilości gazów ciśnienie zaczyna spadać, osiągając w końcowym okresie palenia się ładunku prochowego
wielkość P k, a prędkość pocisku cały czas wzrasta do granicy Vk.
Po spaleniu się ładunku prochowego kończy się dopływ nowych gazów. Ponieważ gazy mają duży zapas energii, powoduje to dalsze ich rozprzestrzenianie się i zwiększanie prędkości poruszania się pocisku. Jest to drugi okres zjawiska strzału, w którym pocisk porusza się wskutek działania stałej ilości swobodnie rozprzestrzeniających się gazów. Zjawisko strzału trwa zatem od momentu zakończenia palenia się ładunku prochowego do momentu wylotu pocisku z przewodu lufy. W tym okresie ciśnienie maleje do wielkości Pw, natomiast prędkość pocisku wzrasta do vw. W broni strzeleckiej Pw= 200—600 kG/cm2. W broni strzeleckiej całkowite spalanie się ładunku prochowego trwa do momentu, gdy pocisk znajduje się przy samym wylocie lufy; w broni o krótkich lufach (pistolety) nie zachodzi proces zupełnego spalania się ładunku prochowego, tj. drugi okres zjawiska strzału w rzeczywistości nie istnieje.
Trzeci okres lub okres wtórnego działania gazów, charakteryzuje się tym, że gazy wydobywające się z lufy w dalszym ciągu działają na pocisk. Po spaleniu się ładunku prochowego pocisk porusza się w dalszym ciągu pod działaniem swobodnie rozprzestrzeniających się gazów, które wskutek swojej sprężystości mają jeszcze duży zapas energii. Wolniejsze rozprzestrzenianie się gazów zwiększa prędkość ruchu pocisku (vm).
Gdy pocisk opuści przewód lufy, gazy wydobywają się na zewnątrz z większą szybkością aniżeli prędkość pocisku, przedłużając w ten sposób na pewnym odcinku od wylotu lufy (do 20 cm) ciśnienie na dno pocisku i zwiększając jeszcze bardziej jego prędkość. Zjawisko to trwa dopóty, dopóki przeciwdziałanie otaczającej atmosfery nie zrówna się z ciśnieniem gazów działających na dno pocisku. Prędkość ruchu pocisku w przewodzie lufy nieustannie wzrasta, osiągając swoją największą wielkość w odległości kilku centymetrów od wylotu lufy. W ten sposób ciśnienie gazów prochowych w przewodzie lufy najpierw gwałtownie wzrasta do wielkości Po, następnie do wielkości Pm, po czym zaczyna opadać do
wielkości Pw, tzn. do momentu wylotu pocisku z przewodu lufy i nadal opada do okresu wtórnego działania gazów (Patm) – Prędkość pocisku stale wzrasta, początkowo szybko, a następnie wolniej, osiągając wielkość Vm. Ciśnienie gazów w momencie wylotu pocisku z przewodu lufy nazywamy ciśnieniem wylotowym. W karabinie wz. 1891/30 r. wynosi ono 416 kG/cm2, w karabinku małokalibrowym — około 200 kG/cm3.

Prędkość początkowa pocisku
Pocisk pod działaniem, ciśnienia gazów prochowych porusza się w przewodzie lufy coraz prędzej, osiągając swoją maksymalną prędkość na przestrzeni kilkunastu centymetrów od wylotu lufy. Poruszając się następnie pod wpływem inercji i napotykając na opór powietrza, zaczyna powoli zatracać otrzymaną prędkość w miarę upływu czasu lotu. Biorąc to pod uwagę wielkość prędkości lotu pocisku przyjęto oznaczać tylko na niektórych odległościach jego lotu. Zwykle oznacza się wielkość prędkości lotu pocisku przy wylocie jego z przewodu lufy.
Prędkość ruchu pocisku w momencie jego wylotu z przewodu lufy nazywamy prędkością początkową. Jest to odległość, jaką przebyłby pocisk w ciągu l sekundy po wylocie z przewodu lufy, jeśliby na niego nie działała siła oporu powietrza i ciężkości. Jeżeli okres wtórnego działania gazów nie istniałby, to po wylocie pocisku z przewodu lufy prędkość jego (Vw) zaczęłaby się zmniejszać wskutek działania siły oporu powietrza. Jednakże w czasie okresu wtórnego działania gazów prędkość pocisku pod wpływem ich ciśnienia w dalszym ciągu wzrasta osiągając granicę Vm, a następnie zaczyna opadać wskutek działania siły oporu powietrza.
Przyjęto uważać, że największą prędkość ma pocisk w momencie wylotu z przewodu lufy, tzn., że prędkość początkowa pocisku jest prędkością największą (maksymalną). Wielkość prędkości początkowej zależy od wielu czynników.

Głównymi czynnikami są:
1. Ciężar pocisku. Zwiększając ciężar pocisku przy tym,samym ładunku zmniejszy się wielkość prędkości początkowej; zmniejszając ciężar .pocisku — Vo zwiększy się.
2. Ciężar ładunku. Zwiększenie ładunku przy tym samym ciężarze pocisku powoduje zwiększenie prędkości początkowej pocisku.
3. Długość przewodu lufy. W miarę zwiększania długości przewodu lufy wzrasta prędkość początkowa, ponieważ pocisk przez dłuższy okres czasu znajduje się pod wpływem ciśnienia gazów. Jednakże wzrost prędkości początkowej w miarę zwiększania długości przewodu lufy odbywa się do określonej granicy. Przy bardzo długim przewodzie lufy może okazać się, że siła działania gazów prochowych na pocisk będzie mniejsza od siły oporu pocisku w przewodzie lufy (powstałej wskutek tarcia); w tym wypadku prędkość pocisku znacznie się zmniejszy.
4. Prędkość palenia się prochu. Im większa jest prędkość palenia się prochu tym szybszy jest wzrost ciśnienia gazów na pocisk, a zatem szybszy jest wzrost prędkości ruchu pocisku w przewodzie lufy. Szybko palący się proch powoduje większe i szybciej narastające ciśnienie maksymalne niż proch spalający się wolniej. Natomiast cechą wolno spalającego się prochu jest wolniejszy spadek ciśnienia po uzyskaniu maksymalnej jego wielkości. Dlatego proch użyty w broni o długiej lufie (wolno palący się) może spowodować większą prędkość początkową, niż szybko palący się proch, który nadaje się bardziej do broni z lufą krótką (pistolety, pistolety maszynowe).

Odrzut broni i powstawanie kąta wylotu
Prędkość odrzutu jest tyle razy mniejsza od prędkości początkowej pocisku, razy pocisk jest mniejszy od broni. Odrzut broni zaczyna się w momencie rozpoczęcia się ruchu pocisku w przewodzie lufy i osiąga swoją największą prędkość w momencie wylotu pocisku z przewodu lufy. W tych okolicznościach broń odchyla się częścią wylotową lufy do góry i w momencie wylotu pocisku kierunek osi przewodu lufy nie pokrywa się z poprzednim kierunkiem. Kąt powstały między kierunkiem osi przewodu lufy przed strzałem a tą samą osią w momencie strzału nazywamy kątem wylotu. Jest to wielkość zmienna zależna z znacznym stopniu od umiejętności strzelającego, jeżeli strzelający w czasie strzelania trzyma silnie karabin, kąty wylotu będzie mniejszy. Należy jednak jeszcze wspomnieć, że przy strzelaniu ogniem ciągłym pierwotne położenie osi przewodu lufy, przy każdy pocisku jest inne. Może to powodować że lufa jest coraz wyżej z każdym strzałem. Jest to wynikiem powstających drgań lufy.

Tor pocisku lotu
Na poruszający się pocisk w powietrzu działają siły zmieniające jego prędkość i kierunek lotu. Te siły to:
-Siła ciężkości i..
-Siła oporu powietrza.
Linię zakreśloną przez środek ciężkości poruszającego się pocisku nazywamy torem pocisku
Elementy toru pocisku mają ustalone nazwy i skrócone oznaczenia:
-Punkt wylotu O — jest to środek wylotu lufy.
-Poziom wylotu lufy OE — płaszczyzna pozioma przechodząca przez punkt wylotu O.
-Punkt upadku F (tabelaryczny punkt upadku) — punkt przecięcia się toru pocisku z poziomem wylotu. Odległość OF nazywamy największą donośnością.
-Punkt uderzenia U — punkt przecięcia się toru pocisku z powierzchnią celu (ziemi lub przeszkody).
-Linia strzału OP — prosta będąca przedłużeniem osi przewodu lufy wycelowanej i gotowej do strzału broni.
-Linia rzutu OR — prosta będąca przedłużeniem osi przewodu lufy w chwili strzału.
-Linia celu OC — prosta łącząca punkt wylotu z celem.
-Kąt celownika c — kąt POC, zawarty między linią celowania a linią strzału.
-Kąt położenia celu p — kąt COE, zawarty między linią celowania a poziomem wylotu.
-Kąt podniesienia φ — kąt POE, zawarty między linią strzału a poziomem wylotu.
-Kąt wylotu γ — kąt ROP, zawarty między linią strzału a linią rzutu.
-Kąt rzutu Θ — kąt ROE, zawarty między poziomem wylotu a linią rzutu.
-Kąt upadku ω — (tabelaryczny kąt upadku) — kąt zawarty między poziomem wylotu a styczną do toru w punkcie upadku F.
-Kąt uderzenia u — kąt zawarty między styczną do toru pocisku w punkcie uderzenia U a styczną do powierzchni
-celu lub przeszkody w punkcie uderzenia.
-Czas lotu t — czas od momentu wylotu pocisku do chwili osiągnięcia przez pocisk żądanego punktu na torze.
-Całkowity czas lotu T — czas lotu pocisku do punktu upadku.
-Prędkość początkowa Vo — prędkość pocisku w początkowym punkcie toru O.
-Prędkość końcowa Vk — prędkość pocisku w punkcie upadku.
-Wierzchołek toru W — najwyższy punkt toru.
-Wierzchołkowa toru Yw — odległość pionowa od wierzchołka toru do poziomu wylotu.
-Obniżenie toru w danym punkcie MN — odcinek pionowy od linii rzutu do danego punktu na torze.
-Wznosząca część toru OW — część toru od wierzchołka toru do jego punktu początkowego.
-Opadająca część toru WU lub WF — część toru od wierzchołka toru do punktu upadku lub uderzenia.
-Odległość do celu OC — odległość wzdłuż prostej od broni do celu.

Posted in Referaty | Leave a comment

Nanoboty

NANOBOTY

Nanotechnologia
Historia nanotechnologii
Nanobot
Budowa oraz działanie nanobotów
Podsumowanie

Nanotechnologia
Nanotechnologia to ogólna nazwa całego zestawu technik i sposobów tworzenia rozmaitych struktur o rozmiarach nanometrycznych (od 0,1 do 100 nanometrów ), czyli na poziomie pojedynczych atomów i cząsteczek.

Historia nanotechnologii
Historia nanotechnologii sięga lat 50. XX w. gdy Richard P. Feynman wygłosił wykład There’s Plenty Room at the Bottom (w wolnym tłumaczeniu Dużo zmieści się u podstaw). Rozpoczynając od wyobrażenia sobie, co trzeba zrobić by zmieścić 24-tomową Encyklopedię Britannikę na łebku od szpilki, Feynman przedstawił koncepcję miniaturyzacji oraz możliwości tkwiące w wykorzystaniu technologii mogącej operować na poziomie nanometrowym. Na koniec ustanowił dwie nagrody (zwane Nagrodami Feynmana) po tysiąc dolarów każda.
-Za wykonanie silnika mieszczącego się w sześcianie o boku nie większym niż 1/64 cala. Wypłacenie pierwszej nagrody było dla Feynmana rozczarowaniem, ponieważ wyobrażał sobie, że osiągnięcie postawionych przez niego celów będzie wymagało dokonania się przełomu technologicznego. Nie docenił jednak możliwości współczesnej mikroelektroniki, bo nagroda została zdobyta przez 35-letniego inżyniera Williama H. McLellana już w roku 1960. Jego silnik ważył 250 mikrogramów i miał moc 1 mW.
-Za zmniejszenie strony z książki do rozmiaru w skali 1/25 000. Strona taka mogłaby być przeczytana tylko mikroskopem elektronowym. W 1985 na Uniwersytecie Stanford Thomas Newman odtworzył pierwszy akapit Opowieści o dwóch miastach Karola Dickensa w zadanej przez Feynmana skali, wykorzystując w tym celu wiązki elektronowe.
Lata 80. i 90. XX w. to okres gwałtownego rozwoju technik litograficznych oraz produkcji ultracienkich warstw kryształów (technologie MOCVD, MBE). Do ważnych osiągnięć technologicznych zaliczyć można:
-wykonanie napisu IBM przez dwóch fizyków Donalda M. Eiglera i Erharda Schweizera za pomocą skaningowego mikroskopu tunelowego, używając do tego celu 35 atomów;
-odkrycie fulerenów;
-metody wiązek molekularnych i wykorzystanie do tworzenia studni kwantowych, drutów kwantowych i kropek kwantowych;
-odkrycie i badanie właściwości nanorurek.

Nanobot
Nanoboty (zwany również nanorobotami, czy nanitami) to mikro roboty wielkości wirusa. Nanity przypominają mikrostworzonka, które mogą odbudowywać, budować itp. W przyszłości mają być wykorzystywane np. w medycynie do leczenia wad wzrokowych i innych małych rzeczy. Nanoboty będzie można oglądać tylko pod mikroskopem elektronowym.

Budowa oraz działanie nanobotów
W roku 1959 wybitny uczony Richard Feynman (noblista z roku 1965) zadał proste pytanie: “Co się stanie, jeżeli nauczymy się manipulować pojedynczymi atomami według naszej własnej woli?” i stwierdził, że konstruowanie świata od nowa – atom po atomie – nie jest sprzeczne z prawami fizyki. To można uznać za narodziny nanotechnologii i nanoszału, który ogarnął cały świat nauki. Z kolei Eric Drexler – kolejny prorok nanotechnologii – uważał, że realizację tego zadania umożliwią nowe narzędzia – samoreplikator oraz asembler. Samoreplikator to nanorobot, który czerpiąc z otoczenia energię i materię wytworzy duplikat samego siebie. Asembler z kolei potrafi uchwycić pojedynczy atom i połączyć go z innymi budując zupełnie nowy układ. Co w rezultacie umożliwi wykonanie każdej rzeczy i to praktycznie za darmo.
W swoich licznych publikacjach (w tym kilku książkach) K. Eric Drexler wykłada podstawy swojej wizji przyszłej nanotechnologii. W książkach zaprezentowane jest wiele hipotetycznych cząsteczek wieloatomowych mających tworzyć nanotechnologiczne fragmenty urządzeń (np. przekładnia planarna). Wśród pomysłów nanotechnologów znajdują miejsce takie jak:
-Inteligentna mgła zastępująca pasy bezpieczeństwa w samochodzie. Składać się na nią ma mnóstwo małych nanorobotów z haczykami, które w razie niebezpieczeństwa na drodze chwytają się ze sobą haczykami tworząc gęstą substancję łagodzącą skutki kolizji.
-Mechaniczny nanokomputer. Komputer oparty na prętach wielkości nanometrów, w którym operacje i stany logiczne są uzyskiwane przez zmianę położeń tychże prętów.
-Maszyna do robienia dowolnej rzeczy. Skoro możemy zamieniać miejscami atomy i tworzyć nowe cząsteczki, to możemy kazać nanorobotom wykonać np. kawałek upieczonego steku wołowego, wystarczy dostarczyć odpowiednio dużo atomów odpowiednich pierwiastków.
Nanotechnologia w tej postaci nie doczekała się jak na razie realizacji i mimo, że w obecnej chwili jest technologicznie możliwe np. sztuczne syntetyzowanie białek, to trudno powiedzieć, że odbywa się to na gruncie tzw. mechanochemii, w której robot dokleja kolejne aminokwasy do powstającej cząsteczki białka. Wynika to głównie stąd, że zachowanie materii na poziomie nanometrów kontrolowane jest przez mechanikę kwantową. Nanotechnolodzy-futurolodzy powołują się na odkrycia technologiczne dokonane w ostatnich latach (np. jednoelektronowy tranzystor, sztuczne atomy – kropki kwantowe, fullereny, nanorurki) jednak sposób ich otrzymywania i zastosowania daleko różnią się od tego, co wyobrażają sobie ortodoksyjni przedstawiciele tego nurtu.

Podsumowanie
Według mnie nanotechnologia staje się ważną dziedziną technologii, jednak wciąż bazuje na przypuszczeniach, których ludzie nie są w stanie na chwile obecną wykonać. Pojawiają się informacje o nanobotach wpuszczanych do krwiobiegu, jednak póki co informacje te w dużej mierze należą do „Media Fiction”.

Posted in Referaty | Leave a comment