Fizika űrmérnököknek
A tantárgy célja az űrmérnök szak hallgatói számára szükséges alapozó fizikai ismeretek átadása, összefoglalása, és az alapvető fizikai számítások készségszintű elsajátítása. A tárgyban két fő terület jelenik meg: a bolygómozgás és űreszközök pályaszámításához szükséges mechanikai ismeretek alapjai, és az űrkörnyezet megismerésének alapjait jelentő sugárzás- és plazmafizikai alapismeretek. A tárgy a Világegyetem alapvető felépítésével kapcsolatos ismereteink vázlatos összefoglalásával indul, majd az űr megismerésének alapvető méréstechnikai alapjait ismerteti. Ez után a Naprendszerre fókuszálva és a mechanika alapjaitól felépítve alkalmazható tudást nyújt alapvető égi mechanikai számítások és speciálisan az űreszközök irányításával kapcsolatos számítások kivitelezéséhez. Az űreszközök működési környezetét átvezetésül használva az űrre jellemző sugárzásos és anyagi környezet fizikai alapjait mutatja be. Ennek hangsúlyos részét képezi a plazmafizikai alapok elsajátítása egészen a magnetohidrodinamika alapjainak megértéséig. A plazmafizikai fogalmak tárgyalásához kapcsolódóan az űreszközök tervezése szempontjából releváns fizikai fogalmak is átismétlésre kerülnek, mint az anyagok mágnesezhetősége, a hőtranszportfolyamatok és a dózisfogalmak. A tárgy elősegíti, hogy a hallgatók a képzés során később elhangzó speciális szakmai ismereteket egy egységes rendszerbe tudják foglalni, és alapvető számításokat el tudjanak végezni.
Tartalomjegyzék
Követelmények
Az előadásokra esetenként önállóan kell anyagokat feldolgozni, ami az előképzettségtől függően különböző időráfordítást igényelhet. Ezeket az órai munka során interaktív módon feldolgozzuk. A gyakorlatokra az első alkalom kivételével kis házi feladatot kell készíteni. A félév során a mechanika témakörből egy nagy zárthelyi dolgozat lesz a témakör lezárása után, és a félév végén szintén nagy zárthelyi dolgozat lesz a félév teljes anyagából.
Segédanyagok
A Világegyetem felépítése
A Világegyetem szerkezeti felépítése és kialakulásának mai elmélete: Ősrobbanás, táguló világegyetem, Hubble-törvény, vöröseltolódás, kozmikus háttérsugárzás, részecskefizikai korszakok, atomok kialakulása, csillagok és galaxisok létrejötte és fejlődése, bolygók, fekete lyukak, kémiai elemek keletkezése. Sötét anyag és sötét energia.
A Világegyetem megismerésének eszközei
Sugárzások és sugárforrások az űrben. A kozmosz kutatásának eszközei: távcsövek, rádió- és röntgencsillagászat, műholdas és űrszondás megfigyelések (Hubble, Chandra, Voyager, New Horizons, NuSTAR, Planck), földi megfigyelő eszközök és módszerek (Auger-, Cserenkov, IceCube, Solar neutrínó kísérletek). Meteoritok, holdi és marsi kőzetek elemzése, annak eszközei. A kozmikus sugárzás földi észlelése.
A Föld helye a Világegyetemben
Az univerzum, a Tejútrendszer, a Naprendszer, a Föld űrrepülés szempontjából történő bemutatása, Föld alakja, légköre.
Koordinátarendszerek
Inerciarendszerek, forgó koordináta-rendszerek, Galilei-transzformáció, speciális relativitáselmélet, tömeg-energia ekvivalencia, Lorentz-transzformáció, időmérés. Általános relativitás elve, a gravitáció hatása a tér görbületére, a gravitáció hatása az idő mérésére.
A mechanika alapjai
Tömegpontok mechanikájának alapjai. Rakétamozgás kinematikája, pozíció, orientáció, sebességkomponensek.
A megadott linken található egy angol nyelvű film a tenzorokról. Mivel a tenzorok ismerete fontos az előadás anyagának megértéséhez, ezt az anyagot az előadás előtt szükséges feldolgozni: https://www.youtube.com/watch?v=f5liqUk0ZTw
Számítások tömegpontokkal, pályák
Hajítások, rakétamozgás, bolygó pályák. Kepleri pályák, kéttest probléma, pályaháborgások alapjai. Jellegzetes Föld körüli pályák. Többtestprobléma alapjai, kaotikus pályák, kezdeti feltételekre érzékenység.
Zárthelyi
Első ZH
- Kérdések az 1-3 előadásainak tananyagához
- Minta kérdések Beneda Károly anyagából az első zárthelyihez
