Astrofizyka

Prowadzący

Czas Trwania Warsztatów

25 godzin lekcyjnych (5 dni po 5 godzin lekcyjnych)

Astrofizyka

Warsztaty z zakresu fizyki i astronomii z wykorzystaniem nowoczesnych technologii

Warsztaty są poświęcone makroskopowym działaniom praw fizyki oraz ludzkiej eksploracji kosmosu. Jak kształtował się wczesny Wszechświat? Dlaczego nasze Słońce świeci światłem białym, nazywa się żółtym karłem, a jest ciałem doskonale czarnym? Jak mierzymy odległości w kosmosie? Jak szukamy życia we Wszechświecie? Czym jest ciemna energia? I ile się leci na Marsa? To tylko niektóre pytania, na które odpowiemy podczas warsztatu.

Do kogo kierowany jest ten warsztat?

Warsztaty przeznaczone są dla  uczniów zainteresowanych fizyką i astrofizyką. Dla ciekawych świata, chcących dowiedzieć się więcej o kosmosie, ale także chcących trochę policzyć i pomierzyć. Zajęcia  będą bardzo pomocne dla osób planujących uczestnictwo w Olimpiadzie Astronomicznej i innych konkursach fizyczno-astronomicznych. Warsztat  dedykowany jest również osobom zainteresowanym studiami związanymi z fizyką, astronomią, fizyka techniczną, lotnictwem i kosmonautyką.

Do uczestnictwa w warsztacie wymagana jest podstawowa znajomość:

  • narzędzi matematycznych: logarytmy, funkcje trygonometryczne, rozwiązywanie równań i nierówności, pojęcie funkcji;
  • zagadnień fizycznych omawianych w gimnazjum:  prawa Newtona, zasada zachowania pędu i energii, fale mechaniczne.

Niezbędny sprzęt i oprogramowanie

Do udziału w warsztacie wymagany jest własny laptop z zainstalowanym Code::Blocks z komplilatorem (można pobrać z http://www.codeblocks.org/downloads/26 dla Windowsa wersja -> codeblocks-17.12mingw-setup.exe) – należy po zainstalowaniu sprawdzić czy wszystko działa (czy Hello World się kompiluje).

Smartfon z androidem (aplikacja nie działa dla Windows Phone) i zainstalowaną bezpłatną aplikacją „Phyphox”.

Zachęcam również do zainstalowania „SkyView Free” (też bezpłatna) oraz „MSK na żywo w HD” (też bezpłatna).

Kalkulator naukowy - liczy sinusy, cosinusy, potęgi, pierwiastki dowolnego stopnia itp. Funkcje arcussinus oraz arcuscosinus mogą być przedstawiane jako sin^(-1), cos^(-1).  W przyszłości będzie nieoceniony na olimpiadach i na studiach.

Dlaczego warto wziąć udział w tym warsztacie?

Biorąc udział w tym warsztacie będziesz miał znakomitą okazję, aby:

  • poszerzyć wiedzę z fizyki – w dziedzinie mechaniki nieba, szczególnej teorii względności, fizyki atomowej,
  • poznać podstawowe narzędzia pracy astrofizyka,
  • solidnie przygotować się do Olimpiady Astronomicznej,
  • spróbować swoich sił w programowaniu.

Program warsztatu

Dzień pierwszy

Misje Kosmiczne, czyli jak pokonać grawitację?

Na zajęciach przeanalizujemy grawitację jako podstawową siłę kształtującą Wszechświat. „Znajdziemy” ciemną materię oraz zmienimy Ziemię w czarną dziurę. Omówimy jakościowo i ilościowo zagadnienia ruchu po orbitach w kształcie krzywych stożkowych. Zaprojektujemy własną misję na Marsa. Poznamy pojęcie asysty grawitacyjnej, omówimy problem trzech ciał oraz napiszemy prosty program numerycznie go rozwiązujący. 

Dzień drugi

Czy możemy zobaczyć Wielki Wybuch – konsekwencje Teorii Względności

Wyprowadzimy wzór na Transformację Lorentza wychodząc z postulatu Szczególnej Teorii Względności Einsteina. Omówimy efekt dylatacji czasu (paradoks bliźniąt) i kontrakcji przestrzeni. Jak to wpływa na podróże kosmiczne? A jak na badanie Wczesnego Wszechświata? Wyprowadzimy wzór na efekt Dopplera w ujęciu klasycznym i relatywistycznym. Jakościowo omówimy Ogólną Teorię Względności, w szczególności kwestie soczewkowania grawitacyjnego oraz fal grawitacyjnych.

Dzień trzeci

Promieniowanie, czyli dlaczego wszystko świeci?

Odpowiemy na pytanie dlaczego Słońce świeci i jak świecą inne gwiazdy? Omówimy zagadnienie ciała doskonale czarnego: prawo Wienna i Prawo Stefana-Boltzmanna. Dowiemy się, czym jest jasność obserwowalna i absolutna. Policzymy, ile gwiazd ma galaktyka Andromedy. Przeanalizujemy pojęcie albedo i dowiemy się, czy Księżyc jest z sera. Zastanowimy się jak żyło się Skywalker’om na Tatooine’ie – omówimy zagadnienie układów gwiazd wielokrotnych, zwłaszcza zaćmieniowych.  

Dzień czwarty

Czy istnieje życie we Wszechświecie - w poszukiwaniu drugiej Ziemi

Omówimy zjawisko tranzytu – eksperymentalnie zaobserwujemy zmiany krzywej jasności oraz inne metody odkrywania egzoplanet (Efekt Dopplera, Mikrosoczewkowanie grawitacyjne). Zastanowimy się nad konsekwencjami modelu atomu Bohra (zwłaszcza takimi jego konsekwencjami, jak widmo emisyjne i odpowiednio absorpcyjne). Zbudujemy spektroskop i omówimy spektroskopię jako najważniejszą z technik badania kosmosu, w szczególności przydatną do analizy składu atmosfer planet pozasłonecznych. 

Dzień piąty

Niestała stała i co Einstein uważał za swoją największą porażkę, czyli kosmologia od podstaw

Omówimy teorie kosmologicznie na przestrzeni dziejów. Porozmawiamy o Wielkim Wybuchu, co było zaraz po, czy możemy wiedzieć, co było przed? Idąc tropem Edwin’a  Hubble’a zastanowimy się, dlaczego galaktyki od nas uciekają i czy ma to coś wspólnego z tajemniczą ciemną energią. Odpowiemy na pytania: jak duży jest kosmos i jak to możliwe, że mierzymy w nim odległości?

Per aspera ad astra

Łacińska sentencja