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: rozwiązywanie równań i nierówności, pojęcie funkcji;
  • zagadnień fizycznych omawianych w szkole:  prawa Newtona, zasada zachowania pędu i energii, fale mechaniczne.

Niezbędny sprzęt i oprogramowanie

Do udziału w warsztacie niezbędny jest własny:

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

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. Zastanowimy się jak możliwe jest opuszczenie Ziemi.

Dzień drugi

Czy możemy zobaczyć Wielki Wybuch – konsekwencje Teorii Względności

Omówimy Szczególną Teorię Względności Einsteina oraz efekt dylatacji czasu (paradoks bliźniąt) i kontrakcji przestrzeni. Jak to wpływa na podróże kosmiczne, a jak na badanie Wczesnego Wszechświata? Korzystając z Ogólnej Teorii Względności przybliżymy sobie 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 kosmologiczne na przestrzeni dziejów. Porozmawiamy o Wielkim Wybuchu, co było zaraz po oraz 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