فیزیک عمومی

فیزیک عمومی

اسلاید 1: 1

اسلاید 2: فيزيك عمومی تعداد واحد: 2 واحدنحوه ارزشيابي دانشجو: حضور فعال در کلاس پرسش و پاسخ كنفرانسامتحان

اسلاید 3: منابع:فيزيك كاربردي دستگاههاي تشخيص آزمايشگاهي، دكتر داريوش شهبازياصول فيزيكي دستگاههاي آزمايشگاه، مهناز جعفري پورروش تجزیه دستگاهی، دکتر محمد حسن زاده خیاطفیزیک برای علوم زیستی (آلان اچ کرامر) ترجمه دکترمحمود بهار.آرین چاپ

اسلاید 4: فیزیک زیستی موارد استعمال آن درپزشکی، تالیف دکتر ذبیح الله عزیزی و دکتر ابولفضل رسولیفیزیک پزشکی و کاربرد آن در اتاق عمل، دکتر سید محمد مسعود شوشتریانبیوفیزیک، دکتر سید محمد مسعود شوشتریان

اسلاید 5: فیزیک پزشکی ، دکتر عباس تکاور .آخرین انتشارمقدمه اي بر فيزيك پزشكي: دكتر محمد علي بهروزفيزيك پزشكي: دكتر رهبري - دكتر عسكري شيرازي- دكتر مير گلي - دكتر فتاحي و ....فيزيك پزشكي: دكتر عقابیان و همکاران

اسلاید 6: قلمروهای فیزیک

اسلاید 7: مکانیک کلاسیکترمودینامیکالکترومغناطیسفیزیکفیزیک کلاسیکفیزیک جدیدنسبیت خاصتمکانیک کوانتمینسبیت عام فیزیک چیست ؟

اسلاید 8: فيزيك چيست؟ فيزيك, بنيادي ترين علم فيزيكي با اصول اساسي جهان سروكار دارد و پايه اي است كه علوم فيزيكي ديگر مانند نجوم, شيمي, زمين شناسي بر آن بنا نهاده شده است. زيبايي فيزيك در سادگي نظريه هاي بنيادي آن و نيز تعداد كم اصول بنيادي, معادلات و فرضيه هاي آن كه نظر ما را درباره جهان اطراف گسترش مي دهد قرار دارد. فيزيك با رفتار و اجزاي سازنده ماده و برهم كنشهای آن در بنيادي ترين سطوح سروكار دارد و شامل دو شاخه فيزيك كلاسيك و فيزيك جديد مي باشد. فيزيك كلاسيك شامل سه شاخه عمده زير است: 1- مكانيك: كه در آن حركت اجسام مادي بررسي مي شود .2- ترموديناميك: كه به مطالعه حرارت, دما و رفتار انبوهه هاي ذرات مي پردازد. 3- الكترومغناطيس: كه به مطالعه نظريه هاي الكتريسيته, مغناطيس و امواج الكترومغناطيسي مي پردازد. فيزيك جديد كه از اول قرن بيستم بوجود آمد و شامل مباحث زير است: 1- نسبيت - كه رفتار ذراتي كه با سرعتهاي بسيار بالا حركت مي كنند بررسي مي كند 2- مكانيك كوانتمي - كه رفتار ذرات را در سطح بسيار ريز (زير ميكروسكپي) بررسي مي كند. 4- نسبيت عام: نظريه اي كه نيروي گرانشي را به خواص هندسي فضا مربوط مي كند. كليه پديده هاي فيزيك را مي توان بر حسب چهار نيروي گرانشي, الكترومغناطيسي, قوي و ضعيف توضيح داد. فیزیک چیست ؟

اسلاید 9: محدوده فیزیک پایه یک :فیزیک کلاسیک: مکانیک : اجسام چگونه و چرا حرکت می کنند؟ از نظر نظریه کلاسیک : اجسام نه خیلی سریع حرکت می کنند: (v << c) نه خیلی کوچک هستند: (d >> atom)بیشتر مواردی که در زندگی روزمره با آن برخورد می کنیم را می توانیم برحسب : مسیر یک توپ بیس بال مدار سیاره ها وغیره بیان کنیم .

اسلاید 10: فيزيك چيست ؟فيزيك علم اندازه گيري است و با رفتار و اجزاي سازنده ماده وبرهمكنشهايآن در بنيادي ترين سطوح سرو كار دارد . قلمرو آن از درون هسته اتم تا ابعاد كهكشانها ست و به مشاهدات و چگونگيانجام رويدادها مي پردازد .

اسلاید 11: سه شاخه عمده فيزيك كلاسيكمجموعه موضوعاتي كه بين سالهاي 1600 تا 1900 در علم فيزيك تدوين شد فيزيك كلاسيك ناميده مي شود و شامل سه شاخه عمده است :1- مكانيك كلاسيك2- ترمو ديناميك3- الكترو مغناطيس

اسلاید 12: مواردي كه در هر يك از شاخه هاي عمده فيزيك كلاسيك مورد بررسي قرار مي گيرند :1- حركت ذرات و شاره ها در مكانيك كلاسيك2- مطالعه دما ، انتقال گرما و خواص مجموعه ذرات در ترمو ديناميك3- الكتريسيته و مغناطيس و امواج الكترو مغناطيس و اپتيك در الكترو مغناطيس

اسلاید 13: نظريه هاي مهمي كه در فيزيك جديد از اوايل قرن بيستم شكل گرفت :1- نسبيت خاص ( توضيح رفتار ذرات با سرعتهاي بسيار زياد )2- مكانيك كوانتومي ( توضيح دنياي بسيار كوچك يا زير ميكروسكوپ در رابطه با رفتار اتمها و ذرات درون آنها )3- نسبيت عام ( ارتباط نيروي گرانشي به خواص هندسي فضا )

اسلاید 14: فيزيكدانها تمام پديده هاي فيزيكي را امروزه بر حسب چهار نوع نيرو يا برهمكنش توضيح مي دهند :1- گرانشي2- الكترو مفناطيسي3- قوي4- ضعيف

اسلاید 15: مدلها٬ نظریه هاوقوانینمدلها :تصویرهای ذهنی خیلی مفیدی هستند که به کمک آنها می توان آنچه که در یک سیستم جریان دارد ومستقیما به احساس در نمی آ ید ٬را مجسم کرد. مثال: مدل سیاره ای اتم نظریه: به مدلی که در تمام کاربردهایش موفق باشدمثال 1:نظریه موجی نور.مثال2: نظریه نسبیت خاص.

اسلاید 16: قانون علمی آنچه را که در طبیعت به طور عام اتفاق می افتد٬توصیف می کند.مثال1: قوانین حرکت نیوتن.مثال2: قانون گرانش نیوتن.اهمیت آزمایش:اعتبار مد لها٬ نظریه ها و قوانین را آزمایش تعیین می کند.

اسلاید 17: توجه: اگر در یک آزمایش قابل تکرار و با کیفیتخوب پدیده ای مشاهده شود٬ بدون در نظر گرفتن این که چقدر عجیب به نظر برسد ٬آن چیز واقعیت دارد.

اسلاید 18: فیزیکدانان برای مشاهده اشیاء وپدیده هایی که به حواس عادی قابل مشاهده نیستند از ابزارها ی دقیق و پیچیده استفاده می کنند.توجه: مدلهایی که برای توصیف اشیاء خیلی کوچک یا خیلی سریع ویا هر دو بکار می روند با تجارب روزمره در تناقض اند.

اسلاید 19: واقعيت تجربي هميشه و به تنهايي براي رسيدن به نظريه كافي نيست بلكه بصيرت و ذهن خلاق لازم دارد . درمقايسه مدل زمين مركزي و خورشيد مركزي ، مدل مورد قبول امروزي ( خورشيد مركزي ) مستقيما از داده هاي نجومي و مشاهدات تجربي نتيجه گيري نشده است . توقف گلوله اي كه با سرعت اوليه روي سطح افقي به حركت در آورده ايم ، از نظر ارسطو براي ادامه حركت عاملي لازم است ، از نظر گاليله اگر اصطكاك كامل حذف شود گلوله به حركتش ادامه مي دهد .

اسلاید 20: فيزيك به چگونگي انجام رويدادها مي پردازد نه به چرايي آنهابه عنوان مثال با پذيرفتن مفهوم بار الكتريكي و اينكه بارهاي همنام يكديگر را دفع وبارهاي غير همنام يكديگر را جذب مي كنند مي توانبم قانون كولن را به دست آورده و بسياري از برهمكنشهاي بين ذرات باردار را توضيح دهيم ولي قانون كولن وحتي كل نظريه الكترو مغناطيس نمي تواند توضيح دهد كه بار الكتريكي چيست و چرا بارها به هم نيرو وارد مي كنند .

اسلاید 21: پايه هاي علم فيزيك ( علم اندازه گيري ) كميتهاي فيزيكي هستند كه به دو دسته تقسيم مي شوند :كميتهاي اصلي كميتهاي فرعي طول ، جرم ، زمان ، دما ، جريان الكتريكي ، شدت روشنائي ، مقدار مادهساير كميتها كه تركيبي از كميتهاي اصلي هستند .

اسلاید 22: مكان يك جسم هميشه نسبت به يك دستگاه مختصات مشخص مي شود كه اين دستگاه مختصات به يك چهار چوب مرجع ( هر موجود فيزيكي ) متصل است .

اسلاید 23: دستگاه مختصات دكارتي :در دو بعد : مكان نقطهP با مختصات دكارتي (x,y)

اسلاید 24: دستگاه مختصات قطبي :مكان نقطهP در مختصات قطبي دو بعدي با مشخص مي شود كه مكان نقطه و زاويه اي است كه در خلاف جهت عقربه ساعت نسبت به جهت مثبت محور در نظر گرفته مي شود .

اسلاید 25: ارتباط بين مختصات قطبي و دكارتي در دو بعد

اسلاید 26: بــــــردارها

اسلاید 27: معرفي ابزار مفيد و كار آمدي به اسم بردار مي تواند به روابط پيچيده كميتهاي فيزيكي و اختصار و ساده سازي آنها كمك كند .همچنين معادله اي كه بر حسب بردارها بيان شد با عوض شدن دستگاه مختصات تغيير نمي كند . ( قوانين فيزيكي مستقل از دستگاه مختصات انتخاب شده اند .)

اسلاید 28: كميتهاي فيزيكي تقسيم بندي ديگري نيز دارند :كميتهاي نرده اي ( اسكالر )براي بيان آنها تنها گفتن مقدار ، اندازه يا بزرگي كافي است .كميتهاي برداريبراي بيان آنها علاوه بر مقدار ، اندازه يا بزرگي بايستي جهتي هم مشخص گردد .

اسلاید 29: مثال براي كميتهاي نرده اي و برداري كميتهاي نرده اي ( اسكالر )طول ، جرم ، زمان ، دما ، كار ، انرژي ، جرم حجمي ، تندي و ...كميتهاي بردارينيرو ، سرعت ، شتاب ، جابجايي ، گشتاور ، تكانه خطي ، تكانه زاويه اي و ...

اسلاید 30: مثال 1 : مي گوييم دما زير صفر يا بالاي صفر ، يا مي گوييم ده سال بعد از هجرت يا ده سال قبل هجرت . آيا به نظر شما دما و زمان كميتهاي اسكالرند يا برداري ؟

اسلاید 31: حل مثال 1 : هر دو كميت اسكالرند زيرا هر گاه مبدا دما را به جاي صفر درجه سلسيوس ، صفر مطلق و مبداء زمان را به جاي آغاز هجرت ، آغاز خلقت در نظر بگيريم ديگر دماي كمتر از صفر مطلق يا زمان پيش از آغاز خلقت مفهومي ندارد .

اسلاید 32: فرق تندي با سرعت و جابجايي با طول ؟سرعت كميتي برداري است كه يك اندازه و يك جهت دارد ، مقدار يا اندازه آن را تندي مي ناميم .جابجايي كميتي برداري است كه يك اندازه و يك جهت دارد ، مقدار يا اندازه آن را طول مي ناميم .

اسلاید 33: هر بردار را با خطي جهت دار نشان مي دهيم كه طول آن مشخص كننده اندازه اش و فلش جهت آن را نشان مي دهد .در اين درس براي نمايش بردار از حروف كوچك يا بزرگ با نماد فلش روي آن استفاده مي كنيم ، ( يا ) و براي اندازه بردار از حروف كوچك يا بزرگ بدون نماد فلش روي آن استفاده مي كنيم ( يا )يا

اسلاید 34: جمع بردارها الف ) روش مثلثب ) روش متوازي الااضلاع

اسلاید 35: جمع دوبردار به روش مثلثابتدا همسنگ بردار و از انتهاي آن همسنگ بردار ديگر را رسم مي كنيم .جمع دو بردار برداري است كه ابتداي آن مبدا و انتهايش ، انتهاي آخرين بردار است .

اسلاید 36: جمع بيش از دوبردار به روش مثلثابتدا همسنگ بردار و از انتهاي آن همسنگ بردار دوم و از انتهاي آن همسنگ بردار سوم و بهمين ترتيب ... . سپس از مبدا به انتهاي آخرين بردار ، برداري رسم مي كنيم . براي مثال به جمع سه بردار توجه كنيد .

اسلاید 37: جمع دوبردار به روش متوازي الاضلاعاز يك نقطه مبدا همنسگ دو بردار را رسم مي كنيم و متوازي الاضلاعي مي سازيم كه اين دو بردار دو ضلع مجاورش باشد . قطر متوازي الاضلاع كه از مبدا مي گذرد برايند دو بردار است .

اسلاید 38: جمع بيش از دوبردار به روش متوازي الاضلاعابتدا همسنگ تمام بردارها را از يك نقطه مبدا رسم مي كنيم سپس قطر متواري الاضلفاعي كه از دو بردار ساخته مي شود با بردار سوم در نظر مي گيريم و به همين ترتيب ... . براي مثال به جمع سه بردار توجه كنيد .

اسلاید 39: مثال 2 :در جمع دو بردار به روش متوازي الاضلاع اگر زاويه بين دو بردار كه از يك نقطه مي گذرد باشد . ثابت كنيد حاصلجمع دو بردار از رابطه زير به دست مي آيد .

اسلاید 40: كمّيت هاي فيزيكي : الف- كمّيت اسكالر يا نرده اي: كميتهايي هستند كه فقط داراي بزرگي هستند و طبق قوانين حسابي با همديگر جمع و تفريق مي شوند مانند: تندي ( اندازه سرعت), فاصله, جريان, بار, جرم, چگالي, پتانسيل, كار و انرژي و غيره ب- كميت هاي برداري: اين كميت ها داراي بزرگي و جهت هستند و طبق قوانين فيزيك مانند قاعده متوازي الضلاع و مثلثي با هم جمع و تفريق مي شوند مانند سرعت, جابجائي چگالي جريان, نيرو گشتاور يا تورك , تكانه, شدت ميدان الكتريكي, تكان يا ضربه و غيره نمايش يك بردار: با يك پيكان نمايش داده مي شوند كه طول پيكان اندازه بردار وسر پيكان جهت آنرا نمايش مي دهيم: يك بردار را معمولا بصورت واندازه آن را با یا A نمایش می دهند.کمیت های فیزیک

اسلاید 41: بردار واحد يا يكه: بردار واحد در راستاي يك بردار برابر يا بردار تقسيم بر بزرگي آن بردار مي باشد. به عبارتديگر, برداري كه داراي بزرگي واحد باشد بردار واحد ناميده مي شود بردار واحد راستاي A برابر است با: جمع بردارهاروش هندسیروش تحلیلی مثلثیمتوازی الاضلاع چندضلعی

اسلاید 42: روش مثلثیABRروش متوازی الاضلاع ABRروش چندضلعیABCDER

اسلاید 43: حركت يك بعــــدي

اسلاید 44: مكانيك از سه بخش اصلي تشكيل مي شود :الف ) سينماتيك : از حركت اجسام صحبت مي شود بدون در نظر گرفتن عامل آنب ) ديناميك : از حركت اجسام صحبت مي شود با در نظر گرفتن عامل آنج ) از تعادل اجسام در حال سكون صحبت مي شود .

اسلاید 45: سينماتيك يك بعدي ذره در اين فصل جسم را كه ممكن است حركت انتقالي ، دوراني ، ارتعاشي يا تركيبي از اينها داشته باشد ذره ( نقطه مادي بدون بعد ) فرض مي كنيم و ابتدا در حركتي انتقالي بر روي يك خط مستقيم ، ارتباط بين a,v,t,x را بدون در نظر گرفتن عامل حركت بررسي مي كنيم .

اسلاید 46: انتقالارتعاشدوران

اسلاید 47: مسافت طي شدهجابجايي برداري است كه فقط به مكانهاي اوليه و نهايي بستگي دارد و به جزئيات حركت و نوع مسير وابسته نيست .مسافت طي شده بين دو نقطه هميشه با اندازه بردار جابجايي بين همان دو نقطه برابر نيست .جابجايي

اسلاید 48: تندي متوسط و سرعت متوسطتندي متوسط عبارت است از مسافت طي شده تقسيم بر زمان سپري شده و سرعت متوسط برداري است كه با بردار جابجايي ذره هم جهت است .اگر در لحظه موقعيت جسمي و در لحظه موقعيتش باشد سرعت متوسط بين اين دو موقعيت عبارت است از :

اسلاید 49: اندازه سرعت متوسط بين دو نقطه از روي نمودارx-tشيب وتر بين دو نقطه در نمودار x-t

اسلاید 50: سرعت لحظه اياندازه سرعت لحظه اي سرعت دريك لحظه همان سرعت متوسط بين دو لحظه بسيار نزديك است . به عبارت ديگر وقتي ميل مي كند ، شيب وتر بين دو نقطه به شيب مماس در لحظه مورد نظر نزديك مي شود .مشتق مسافت نسبت به زمانشيب مماس بر نمودار x-t در لحظه مورد نظر

اسلاید 51: شتابالف ) اندازه سرعت تغيير كند شتاب يعني عجله در اين درس وقتي حركت جسمي شتابدار است كه سرعتش تغيير كند :ب ) جهت سرعت تغيير كند ج) اندازه و جهت سرعت هر دو تغيير كند شتاب خطي يا مماسيشتاب مركز گرادو شتاب داريم كه شتاب كل برآيند آنهاست .

اسلاید 52: شتاب متوسطاگر در لحظه سرعت جسمي و در لحظه سرعتش باشد شتاب متوسط بين اين دو لحظه عبارت است از :

اسلاید 53: اندازه شتاب متوسط بين دو نقطه از روي نمودارv-tشيب وتر بين دو نقطه در نمودار v-t

اسلاید 54: شتاب لحظه اياندازه شتاب لحظه اي شتاب دريك لحظه همان شتاب متوسط بين دو لحظه بسيار نزديك است . به عبارت ديگر وقتي ميل مي كند ، شيب وتر بين دو نقطه به شيب مماس در لحظه مورد نظر نزديك مي شود .مشتق سرعت نسبت به زمانشيب مماس بر نمودار v-t در لحظه مورد نظر

اسلاید 55: سقوط آزاد اجسام در خلاء : حركتي با شتاب ثابت و در خط مستقيم و در نزديكي سطح زمين است .سقوط آزاد اجسام در خلاءبه جرم و جنس اجسام بستگي دارد .در راستاي قائم صورت مي گيرد .با شتاب ثابت g صورت مي گيرد .

اسلاید 56: حركت دو بعــــدي

اسلاید 57: روابط برداري حركت دو بعدي ذره در حالت كليالف ) بردار تغيير مكان : ، بردار مكان ذره در صفحه xy در لحظه ، بردار مكان ذره در صفحه xy در لحظه ، بردار تغيير مكان ذره در زمان عبارت است از :

اسلاید 58: ب ) بردارهاي سرعت متوسط و سرعت لحظه اي در حالت دو بعدي

اسلاید 59: ج ) بردار تغيير سرعت :الف ) بردار تغيير مكان : ، بردار سرعت ذره در صفحه xy در لحظه ، بردار سرعت ذره در صفحه xy در لحظه ، بردار تغيير سرعت ذره در زمان عبارت است از :

اسلاید 60: د ) بردارهاي شتاب متوسط و شتاب لحظه اي در حالت دو بعدي

اسلاید 61: با توجه به اينكه كميتهاي برداري مكان ، سرعت و شتاب و تغييرات آنها را مي توان در حالت دو بعدي بر حسب مولفه هايان نوشت . معقول است كه در بررسي حركت ذره در صفحه xy چگونگي حركت تصاوير آن را روي دو محور بررسي كرده و از تلفيق انها در مورد حركت ذره در صفحه اظهار نظر كنيم .براي مثال حركت ذره اي را بررسي مي كنيم كه تصاوير آن روي هر يك از محورها حركتي با شتاب ثابت به ترتيب برابر دارد .

اسلاید 62: معادلات حركت هر يك از تصويرها در راستاي دو محور

اسلاید 63: از تلفيق معادلات حركت تصاوير برروي دو محور x.y معادلات حركت جسم در مثال فوق به صورت زير به دست مي آيند .در اين مثال فرض شده است .

اسلاید 64: حركت پرتابي در سطح قائم در حالت خاصالف ) پرتابه را ذره در نظر مي گيريم چون فقط حركت انتقالي آن مد نظر است .ب ) حركت پرتابه را در ارتفاعهاي محدود در نظر مي گيريم تا بتوانيم از تغييرات شتاب جاذبه زمين صرفنظر كنيم .ج ) به منظور دوري از روابط پيچيده ، از مقاومت هوا صرفنظر كرده و حركت پرتابه را در خلاء فرض مي كنيم .

اسلاید 65: پرتابه اي را با سرعت اوليه تحت زاويه اوليه نسبت به افق با شرايط فوق در سطح قائم پرتاب مي كنيم .معادلات حركت تصوير پرتابه روي محور yمعادلات حركت تصوير پرتابه روي محور y

اسلاید 66: پرتاب افقي در سطح قائم :پرتاب افقي از روي ميزشليك موشك به طور افقي از هلي كوپتر ساكنبمب رها شده از هواپيمايي كه با سرعت ثابت افقي حركت مي كند .در هر سه مورد و معادلات مورد استفاده اين حركت عبارتند از:معادله مسير

اسلاید 67: معادلات مورد استفاده براي پرتاب زير افق :

اسلاید 68: حركت دوراني يكنواخت در سطح افقمتحرك روي مسيري دايره اي در سطح افقي در زمانهاي مساوي قوسهاي مساوي طي مي كند يا در اين حركت زاويه اي كه خط واصل بين مركز مسير متحرك در واحد زمان طي مي كند مقدار ثابتي است . يا حركتي است كه در آن فقط جهت سرعت تغيير مي كند ولي اندازه سرعت ثابت است .

اسلاید 69: سرعت نسبي در حركت يك بعدي

اسلاید 70: 70

اسلاید 71: فیزیک، کمیت های فیزیکی و واحدهای اندازه گیری

اسلاید 72: اندازه گیریاندازه گیری: مقایسه بین بزرگی یک کمیت و یکای آن کمیت است تا معلوم شود بزرگی چند برابر یکاست.برای هر کمیت یکایی وجود دارد.دانشمندان در یک توافق بین المللی که به اختصار SI نامیده می شود برای هر کمیت یکای معینی تعریف کرده اند .

اسلاید 73: ویژگی های یکایاستانداردفراوان و در دسترسباشدثابت باشد(در شرایط زمانیو مکانی تغییر نکند)دقیق باشد

اسلاید 74: یکای اصلی: یکایی است که به طور مستقیم تعریف می شود. یکای فرعی: یکایی است که از یکای اصلی به دست می آید. کمیت: هر چیز قابل اندازه گیری که بتوان آن را اندازه گرفت. کمیت اصلی: کمیتی است که یکای آن به طور مستقل تعریف می شود. کمیت فرعی: کمیتی است که از کمیت اصلی به دست می آید.اصلیفرعییکاکمیتاصلی فرعی

اسلاید 75: جدول یکاها و کمیت های اصلی

اسلاید 76: کمترین مقداری را که یک وسیله اندازه گیری به ما نشان می دهد دقت اندازه گیری می گویند یکای طول الف) قدیم:میله ای از جنس آلیاژپلاتین و ایریدیوم و دو نشانه روی آن که در دمای ثابت صفر سلسیوس فاصله بین این دو یک متر است. ب)جدید: بر اساس سرعت نور یکای جرم الف)قدیم: استوانه ای از جنس آلیاژ پلاتین و ایریدیوم که جرم آن بر اساس توافق بین المللی یک کیلوگرم است. ب)جدید:بر اساس جرم عدد کربن یکای طول الف)قدیم:یک ثانیه براساس یک توافق قدیمی برابر یک شبانه روز است ب)جدید: دوره ارتعاشات اتمی سزیمدقت اندازه گیری

اسلاید 77: پايه هاي علم فيزيك ( علم اندازه گيري ) كميتهاي فيزيكي هستند كه به دو دسته تقسيم مي شوند :كميتهاي اصلي كميتهاي فرعي طول ، جرم ، زمان ، دما ، جريان الكتريكي ، شدت روشنائي ، مقدار مادهساير كميتها كه تركيبي از كميتهاي اصلي هستند .

اسلاید 78: براي يك اندازه گيري بايستي كميت مورد نظر را بر حسب استاندارد يا يكاي معيني بيان كنيم .با توجه به اينكه دربخش مكانيك در دستگاه بين المللي يكاها ( متريك يا SI بيشتر از سه كميت طول ، جرم ، زمان استفاده مي كنيم ، يكاهاي اين سه كميت در اين دستگاه به ترتيب عبارتند از: متر ( m ) ، كيلوگرم ( kg ) ، ثانيه (s )

اسلاید 79: يكاي طول در دستگاه SI متر است .1 – يك ده ميليونيوم فاصله استوا تا قطب بر روي نصف النهاري كه از پاريس مي گذرد . 2 – فاصله دو خراش ظريف روي دو انتهاي طلايي ميله اي از آلياژ پلاتين – ايريديوم كه در شرايط مناسبي در دفتر بين المللي اوزان و مقياسها در فرانسه نگهداري مي شود .3 – فاصله اي معادل 1،650،763،73 برابر طول موج نارنجي گسيل شده ازكريپتون 86 4 – مسافتي كه نور در خلاء در مدت ثانيه طي مي كند .

اسلاید 80: يكاي جرم در دستگاه SI كيلوگرم است .1 – جرم يك ليتر آب است . 2 – جرم استوانه معيني از آلياژ پلاتين – ايريديوم كه در دفتر بين المللي اوزان و مقياسها در فرانسه نگهداري مي شود .يكاي جرم اتمي ( a.m.u ) با u نشان داده مي شود و جرم يك اتم كربن 12 است .

اسلاید 81: يكاي زمان در دستگاه SI ثانيه است .1 – روز متوسط خورشيدي2 – زماني كه در آن زمان تابش معيني كه از اتمهاي سزيم گسيل مي شود ، 9162631770بار ارتعاش كند .

اسلاید 82: چگونه اشیا را اندازه می گیریم!درمکانیک کلاسیک همه اشیا را می توانیم برحسب یکاهای اصلی اندازه بگیریم :طول Lجرم Mزمان Tبه عنوان مثال :تندی دارای یکای L / T یعنی متر بر ثانیه است .نیرو دارای یکای ML / T2 وغیره ...(بعدا خواهید دید!).یکاها

اسلاید 83: یکاها...یکاهای( دستگاه بین المللی) SI :mks: L = متر (m), M =کیلوگرم (kg), T = ثانیه (s)cgs: L = سانتی متر(cm), M =گرم (gm), T = ثانیه (s)یکاهای انگلیسی :اینچ, فوت, مایل,پوند,اسلاگ...ما ازسیستم SI استفاده می کنیم . درموارد خاصی که با این یکاها برخورد می کنید باید بتوانید آنها را به هم تبدیکل کنید.

اسلاید 84:

اسلاید 85:

اسلاید 86:

اسلاید 87: پیکوpتراTنانوnگیگاGمیکرومگاMمیلیmکیلوkسانتیcهکتوhd دکاdaپیشوندمضربنمادپیشوندمضربنمادکوچکتر از واحدبزرگتر از واحددسی

اسلاید 88: نکته مهم هرگاه بخواهیم واحد بزرگتر را به واحد کوچکتر تبدیل کنیم از توان مثبت استفاده می کنیم و بالعکس.مثال:5 کیلومتر چند سانتیمتر است؟ ? cm 5km54ng ? mg مثال:54 نانو گرم چند میلی گرم است؟ سوال: 3گرم چند میکرو گرم است؟ سوال: 30 ثانیه چند نانو ثانیه است؟

اسلاید 89: در روش نماد گذاری علمی هر عدد را به صورت حاصل ضرب یک عدد یک رقمی و حاصل ضربی از توان صحیح عدد 10 می نویسیم . در روش نمادگذاری علمی تعداد ممیزی که جابه جا می شود در توان عدد ده منظور می کنیم. تذکر: به تعداد اعشاری که از سمت چپ به راست منتقل می شود برای توان ده علامت منفی منظور شود و به تعداد اعشاری که از سمت راست به چپ منتقل میشود برای توان ده علامت مثبت منظور می شود. مثال: تبدیلات زیر را انجام داده و نمادگذاری علمی کنید. 25600cm ?nm 0/0001 نماد گذاری علمی

اسلاید 90: استفاده از كسرهاي واحد در تبديل يكاهاالف –50 مايل بر ساعت معادل چند متر بر ثانيه است ؟

اسلاید 91: 91

اسلاید 92: فیزیک بنیادی ترین علم است. فیزیک به مسا ئلی می پردازد که زیربنای برهم کنشهای مربوط به ماده ٬انرژی ٬فضا وزمان هستند. مقد مه

اسلاید 93: پرواز پرند گان ٬ طرز کار کوره میکروموج ٬ رنگ غروب آفتاب ٬ زیر وبم صدای انسان چگونگی تولید انرژی درخورشید و.... همه وهمه تبیین فیزیکی دارند.شناخت قوانین حاکم بر جهان بی جان مقدمه ای است برای درک بهتر چگونگی زیست موجودات جاندار.

اسلاید 94: فیزیک در علوم بهداشت : توضیح پدیده های حرکات ورزشی٬ دستگاههای کشش٬ تغذیه وفعالیت ٬ دمای بدن ٬فیزیوتراپی ٬شارش خون وتنفس ٬شنوایی ٬کاوه های فراصوتی ٬ ایمنی الکتریکی ٬ سیستم اعصاب ٬ بینایی ٬ گرمایش میکروموج در عمقتا لامپهای خورشیدی ٬ تحلیل طیفی پرتوهای x رادیوتراپی تشخیص بیماری با تابش وحفاظت در برابر اشعه از کاربردهای فیزیک در علوم تندرستی هستند.

اسلاید 95: فیزیک پزشکی چیست؟فیزیک پزشکی کاربرد فیزیک در تمام مراحل پزشکی ( معاینه، تشخیص و درمان) است.95

اسلاید 96: معاینهمعاینه: بدن انسان از بافتهایی با گستره وسیعی از عملکردهای فیزیکی، شامل: مکانیکی، اپتیکی، صوتی، الکتریکی، هیدرولیکی و تنفسی تشکیل یافته است از این رو، تقریبا در هر حوزه از فیزیک زمینه اندازه گیری وجود خواهد داشت.96

اسلاید 97: تشخیصتشخیص در پزشکی بر مبنای ”سابقه ” بیمار یا معاینه ی بدنی، همراه با تاکید بر اعمال غیرطبیعی و اختلال رفتاری اعضای بدن است.ابداع و تکامل تکنیکهای نوین در تشخیص، حرفه ی فیزیک پزشکی را به نحو گسترده تحت تاثیر قرار داده است. می توان گفت منشا چنین تاثیراتی کشف اشعه ایکس است.97

اسلاید 98: درماندر معالجه یا درمان علاوه بر مراقبت پزشکی بالینی (پزشک متخصص) نقش فیزیکدان یا فیزیست حائز اهمیت است.98

اسلاید 99: کار فیزیکدان پزشکی چیست؟مهندسی پزشکیاندازه گیری زیست پزشکی و الکترونیک پزشکیفراصوت پزشکیپرتوشناسی (رادیولوژی)پزشکی هسته ایمحافظت در برابر تابشکاربرد کامپیوتر در پزشکی99

اسلاید 100: بیوفیزیک (فیزیک حیاتی)بیوفیزیک یا زیست فیزیک (فیزیک زیستی یا فیزیک حیاتی) از دو کلمه بیو، به معنی حیات یا زیست و فیزیک تشکیل شده است.در نتیجه بیوفیزیک به موارد فیزیکی موجودات زنده می پردازد.100

اسلاید 101: بیوفیزیک جز جدایی ناپذیر تمام موجودات زنده است. به عنوان مثال:عمل تنفس در جانوران دارای شش توسط سازکار (مکانیسم) فیزیکی انبساط ششها (دم) و بازگشت آنها به حالت اولیه (بازدم)انتقال پیام عصبی به وسیله جریانهای الکتریکی ضعیف و عمل بینایی با شکست نور در قسمتهای مختلف چشم انجام می گیرد101

اسلاید 102: علاوه بر جانوران، فیزیک در گیاهان نیز کاربرد دارد.عمل فتوسنتز در گیاهان یک مکانیسم کاملا فیزیکی است.102

اسلاید 103: شاید دور از انتظار باشد اگر بگوییم که ما با بیوفیزیک بیشتر از علوم دیگر یعنی فیزیک، شیمی و غیره آشنا هستیم.وقتی نوزادی متولد می شود، نخستین طریق شناسایی کودک متغیرهای فیزیکی طول قد و وزن نوزاد و زمان تولد (عمر) نوزاد است.جالب توجه است که همین متغیرهای فیزیکی برای شناسایی کودک در کارت مشخصات او درج می شوند.103

اسلاید 104: فیزیک را می توان در تمام سطوح حیات یعنی از ساده ترین آن ( قد، وزن و عمر) تا پیچیده ترین مکانیسم (الکتریسته و مغناطیس در سلولهای عصبی)، بررسی کرد.104

اسلاید 105:

اسلاید 106: معرفی برخی از نیروهای فیزیکی

اسلاید 107: مرکز ثقل

اسلاید 108: مرکز ثقل

اسلاید 109:

اسلاید 110:

اسلاید 111:

اسلاید 112:

اسلاید 113:

اسلاید 114:

اسلاید 115:

اسلاید 116:

اسلاید 117: نیروی گریز از مرکز

اسلاید 118: نیروی گریزازمرکزچنانچه ذرات در يك نمونه داراي جرم هاي متفاوتي باشند، مي توان براساس اختلاف جرم و تأثير نيروي ثقل آنها را از يكديگر جدا کرد. براي تسريع اين عمل از روشي به نام سانتريفوژ يا ميان گريزش استفاده مي شود. مبناي اصلي سانتريفوژ، اصل گريز از مركز است كه يكي از اصول فيزيك دوران محسوب مي شود.درحقيقت سانتريفوژ توسط نيروي گريز از مركز، ذرات را از مايع جدا مي كند. همچنين مي تواند باعث تفكيك دو مايع با تراكم متفاوت شود. اين مايعات مي توانند مايعات بدن باشند (مانند خون، سرم و ادرار). سانتريفوژ با ايجاد نيرويي چندين برابر نيروي جاذبه، باعث افزايش سرعت طبيعي جدايي ذرات با تراكم متفاوت مي شود.

اسلاید 119: مخلوط را درون لولهای طوری قرار داده شده است که با چرخش دستگاه، به سمت خارج از مرکز حرکت میکند و به حالت افقی قرار میگیرند. در این حالت، نیروی گریز از مرکز میخواهد که مخلوط را برخلاف مرکز سانتریفوژ براند و از این نقطه دور کند.در این حال ذرات یا مایع سنگین تر بیش تر به سمت بیرون (یا ته مخلوط) رانده میشود.

اسلاید 120: سانتریفیوژ

اسلاید 121: گشتاور نیرو

اسلاید 122: گشتاور نیرو

اسلاید 123: گشتاور نیرو

اسلاید 124:

اسلاید 125: انرژی مکانیکی (پتانسیل و جنبشی)

اسلاید 126:

اسلاید 127:

اسلاید 128:

اسلاید 129: مقاومت فشاری عبارت است از ظرفیت تحمل یک جسم در مقابل نیروهای فشاری محوری مستقیم. هنگامی که حد مقاومت فشاری یک ماده فرا می‌رسد، آن ماده منهدم خواهد شد. در اینجا، F = بار اعمال شده (نیوتون) و A = مساحت (مترمربع)l= طول کنونی نمونه (متر) و 0l= طول اولیه نمونه (متر)

اسلاید 130: فشار و کشش

اسلاید 131: هنگامی که نمونه‌ای تحت نیروی اعمال‌شده، افزایش طول پیدا کند، نیروی مورد نظر، از نوع کششی است. اما اگر تحت نیروی فشاری، کاهش طول داشته باشد، به این حالت فشار گفته می‌شود.از منظر اتمی، در حالت کشش، هر یک از مولکول‌ها یا اتم‌ها تمایل دارند که از هم جدا شوند؛ در حالی که در فشار، آنها به هم نزدیک‌تر می‌شوند. از آنجایی که همیشه اتم‌ها در جامدات سعی دارند که به یک حالت متعادل رسیده و با اتم‌های پیرامون خود فاصله مناسب داشته باشند، نیروهایی در کل ماده به ‌وجود می‌آیند که در مقابل کشش و فشار مقاومت می‌کنند.پدیدهٔ غالب در سطح اتمی، مشابه همین است. در مقیاس بزرگتر نیز ویژگی‌های مواد در کشش و فشار کاملا مشابه هم هستند.تفاوت عمده بین این دو حالت بارگذاری، کرنشی است که برای کشش (مثبت-افزایش طول) و فشار (منفی-کاهش طول) ثبت می‌شود.دیگر تفاوت عمده، در این است که در کشش، بدنه جسم مورد نظر تمایل به لاغر شدن و در فشار تمایل به افزایش قطر و کمانش دارد.

اسلاید 132: نیروی هوک: F=-KXx: جابجایی فنر فشرده یا کشیده شده از نقطه تعادل آن است. در دستگاه SI یکای آن متر است.F: نیروی بازگردانندهٔ وارده از سوی فنر که با جابجایی انتهای فنر مقاومت می‌کند (نیروی مقاومت فنر)؛ در دستگاه SI یکای آن نیوتن N یا کیلوگرم ‌متر بر مجذور ثانیه است.k: ثابت فنر است که در دستگاه SI یکای آن نیوتن بر متر یا کیلوگرم بر مجذور ثانیه‌است.

اسلاید 133: تعریف فشارفشار به صورت نیروی وارد بر یکای سطح تعریف می شود:یکای فشار در SI پاسکال(P) یا نیوتون بر متر مربع است:

اسلاید 134: فشار

اسلاید 135: فشار (P) برابر است با مقدار نیروی وارد شده (F) به سطح (A) ۱Pa =۱ N/m2 = 10-5 bar =۱۰−۶×۹/۸۶۹۲ atm = 760 mmHg 10متر آب=

اسلاید 136: اصل پاسگال

اسلاید 137: اصل پاسکالهر گاه فشاری به یک قسمت از شاره ی محبوس وارد شود ٬ آن فشار بدون کم و کاست به تمام قسمتهای دیگر آن شاره منتقل می شود.فشار اعمال شده به کلیه فشارهایی که قبلا در شاره وجود داشته اند افزوده می شود:pکل=pپیمانه ای+pجو

اسلاید 138: فشار ناشی از وزن شاره هاداخل ظرفی با سطح مقطع A تا ارتفاع h از مایعی به چگالی پر شده است.فشار ناشی از مایع را محاسبه کنید.

اسلاید 139:

اسلاید 140: در شکل مقابل رابطه ی زیر برقرار است:Pجو=ρgh+Pحبابزیرا فشار کل در دو نقطه با علامت X باید یکسان باشد.

اسلاید 141: فشارسنج جیوه ای

اسلاید 142:

اسلاید 143: لوله ای به طول یک متر را پر از جیوه کرده و در روی یک ظرف پر از جیوه واژگون می کنیم تا قسمت بالای آن خلا شود.فشار ستون جیوه برابر فشار هوا در محل مورد آزمایش خواهد بود.

اسلاید 144:

اسلاید 145:

اسلاید 146: 146