PHY 211:  002/004/006/008/010General Physics I

Lecturer:  Dr. Brad PlasterAssistant Professor of Physics

brad.plaster@uky.eduAssistant Professor of Physics

Office:  281 Chemistry‐Physics BuildingOffice Tel: 257‐3960

Office Hours:

Office Tel:  257 3960

Office Hours:Tuesdays,  2:00 p.m. – 4:00 p.m.

W d d 1 00 2 00and by appointment  (send email) 1

Wednesdays,  1:00 p.m. – 2:00 p.m.

Why Study Physics ?

• Physics principles underlie many facets of modern y p p ylife as we know it !

2

Why Study Physics ?

3

What is PHY 211 ?

• Goal of PHY 211:  Deepen your understanding of physics

+  Develop your analytical‐thinking, problem‐solving, 

and quantitative‐reasoning skills MCAT success !!and quantitative reasoning skills   MCAT success !!

PHY 211 ill f h b h f h i k• PHY 211 will focus on the branch of physics known as mechanics:  Study of the physical laws of motion.

Galileo, Newton, Einstein, …

• Mathematics is the language of physics.g g p y

Will use algebra and trigonometry frequently throughout this course.throughout this course.

4

What is PHY 211 ?

• Course divided roughly into 4 topical areas

• Topic 1:  Basics of Mechanics Velocity, Acceleration, Gravity, Newton’s Laws of Motion

5

What is PHY 211 ?

• Course divided roughly into 4 topical areas

• Topic 2:  Energy, Momentum, Centripetal Acceleration Kinetic and Potential Energy, Power, Collisions, 

Rocket Propulsion, Gravitation, Planetary Motion

6

What is PHY 211 ?

• Course divided roughly into 4 topical areas

• Topic 3:  Rotational Motion Torque, Moments of Inertia, Angular Acceleration,

Angular Momentum

http://www.youtube.com/watch?v=J6aSOpy2Z9g

Figure Skater:  (3:40 – 3:55)

7

What is PHY 211 ?

• Course divided roughly into 4 topical areas

• Topic 4:  Buoyancy, Fluid Motion, Simple Harmonic Motion, Waves

8

Course Structure: Lectures

• Lectures:  TR, 11:00 a.m. – 12:15 p.m.

Discuss and expound upon material in the textbook.

• Textbook

College Physics (Eighth Edition)College Physics (Eighth Edition)

Serway/Vuille/Faughn

• Webpage:  Blackboardp g

http://elearning.uky.edu

Syllabus with complete Course Schedule posted thereSyllabus with complete Course Schedule posted there.

View your grades. 9

Course Structure: Homework• Ten (10) homework assignments (see Course Schedule).

15 – 25 problems on each HW assignment.

WebAssign:  Register ASAP !! (First HW due Sept 1)

https://www.webassign.net/student.html

Class Key:     uky 6135     8279

10 attempts at each individual problem.p p

Numerical tolerance of  ±2%.

Due at 11:00 p m on indicated dates10

Due at 11:00 p.m. on indicated dates.

Late homework will NOT be accepted.

Course Structure: Recitation SectionsSection Recitation Time Instructor

002 W 9 00 a m Mr Hao Zhang002 W 9:00 a.m. Mr. Hao Zhang

004 W 10:00 a.m. Mr. Hao Zhang

lf h006 W 11:00 a.m. Dr. Wolfgang Korsch

008 W 12:00 p.m. Dr. Michael Kovash

010 W 1:00 p.m. Mr. Pratik Dhuvad

• Develop your problem‐solving skills Bring questionsDevelop your problem solving skills.  Bring questions on the HW !!   (more useful if start HW before class)

• Short quiz (5 10 minutes) given at beginning of• Short quiz (5–10 minutes) given at beginning of recitation on dates indicated (11 total).                        May be similar to part(s) of a current HW problem

11

May be similar to part(s) of a current HW problem.

No make‐up quizzes.

Course Structure: Laboratory Sessions

Section Laboratory Time Instructor

002 W 9:00 a.m. Mr. Andrew McNamara

004 W 10:00 a.m. Mr. Weihua Zhu

006 W 11:00 a.m. Mr. Jin Xu

008 W 12:00 p.m. Mr. Mathias Boland008 W 12:00 p.m. Mr. Mathias Boland

010 W 1:00 p.m. Mr. Pratik Dhuvad

• Administered independently of the lectures and recitations Information sheet posted on Blackboardrecitations.  Information sheet posted on Blackboard.  Please read ASAP (info on lab manual, calculators, etc.).

12• Labs start the week of September 13th.  

Course Structure: Exams

Exam Date Points

1 Thurs Sept 23 100

2 Thurs Oct 21 1002 Thurs Oct 21 100

3 Thurs Nov 18 100

Final Thurs Dec 16 200Final Thurs Dec 16 200

All ill b l d b k/ l d• All exams will be closed‐book/closed‐note.

• Formula sheet will be provided (posted in advance).

• Will be allowed to use a scientific calculator.

• Final exam will be comprehensive.

13

Final exam will be comprehensive.

Grading Policy

Homework 100

Recitation Quizzes 100 A 90.00% – 100.00%Laboratory Sessions 200

Exam 1 100B 80.00% – 89.99%

C 65.00% – 79.00%Exam 2 100

Exam 3 100D 50.00% – 64.99%

E 0% – 49.99%Final Exam 200

Total 900

E 0%  49.99%

Your final letter grade will be no lower than 

indicated hereEach recitation quiz will be 10 points.11 quizzes Can earn “bonus points”

14

11 quizzes  Can earn  bonus points .Thus, no make‐up quizzes.

Other Items

• Course Evaluation:  You get to evaluate me !

Details in syllabus, also reminder later in semester

5 point bonus to final grade for completing evaluation5 point bonus to final grade for completing evaluation

• Classroom and Learning Accommodations

Disability Resource Center, 7‐2754, Room 2 Alumni Gym

• Academic Honesty

Cheating on exams will absolutely not be toleratedg y

• Please silence your cell phones/PDAs during lectures

15

Need Help ?

• If you are having difficulties, don’t wait to ask for h l l ’ l !help until it’s too late !

• Office hours: Lecturer Recitation/Lab Instructors• Office hours: Lecturer, Recitation/Lab Instructors– Can attend any of these office hours (posted on Bb)

• Physics Resource Room (staffed M‐F, 9‐5)

Room 310J of the M I King Science LibraryRoom 310J of the M.I. King Science Library

Graduate students in physics paid to assist

all walk‐in students with physics questions

• Department maintains list of private tutors See• Department maintains list of private tutors.  See syllabus for webpage link. 16

PHY 211PHY 211

17

SI Units: Length, Mass, Time• Laws of physics involve physical quantities such as Forces, 

Velocity Acceleration Momentum Energy VolumeVelocity, Acceleration, Momentum, Energy, Volume, …

• In mechanics, all of these can be described in terms of the more fundamental quantities:o e u da e a qua es

Length Mass Time

• Standard system of units for these fundamental quantities:

SI:  Système International

Quantity SI Unit

Length meter

Mass kilogram

Distance traveled by light in 1/299792458 second

Mass of a specific platinum‐iridium alloy cylinder in France

18

Time second 9.1926317  109 times the period of oscillation of radiationemitted from Cesium atom (“atomic clock”) 

Dimensional Analysis• Physics:  “Dimension” denotes the physical nature of a quantity.

Example: Distance (length) between UK and the U of LouisvilleExample:  Distance (length) between UK and the U. of Louisville

can be measured in miles, kilometers, feet, etc.

• Use symbols L, M, and T to denote dimensions of length, mass, and time.and time.

• Use brackets […] to denote the dimensions of a physical quantity.

• Examples of variables with dimensions:

Time t:                   [t] = T

Length x:               [x] = L

Velocity v:             [v] = L / T

19

Acceleration a:     [a] = L / T2

Dimensional Analysis• Dimensions can be treated as algebraic quantities.

f l f h k h h k !• Useful for checking whether or not your answer makes sense !

• Suppose you derived an equation on an exam:

v = at2

• Can this be correct ?

20

Conversion of Units• Sometimes it is necessary to convert from one system of units to 

a different system of units [Example: Driving in Europe kph !]a different system of units.    [Example:  Driving in Europe, kph !]

• Extensive list of conversion factors in front cover of textbook.

• Units can be treated as algebraic quantities that cancel each• Units can be treated as algebraic quantities that cancel each other.

• Example:  Driving in Germany on the Autobahn at speed of 50 m/s.  How fast are you going in mph?

Front Cover

1 m = 3.281 ft 1 mile = 5280 ft 1 h = 3600 s1 m   3.281 ft          1 mile   5280 ft          1 h   3600 s

21

Coordinate Systems

• Many aspects of physics deal with locations/positions in space.  h h d f f d h h dThis requires the definition of a coordinate system which is used to specify locations in space.

• A coordinate system must consist of the following:Fixed reference point “O” (the origin)– Fixed reference point “O” (the origin)

– Set of specified axes (or directions), with scale and labels on the axes

– Instructions on labeling a point in space relative to the origin and axesg p p g

22

Cartesian (Rectangular)C di t S tCoordinate System

y (m)y ( )

An arbitrary point is l b l d h( ) labeled with its coordinates (x,y)

(x,y)(−3, 4)

origin O = (0,0)

x (m)

(2 2)( 6 2 ) (2,−2)(−6, −2 )

23

Polar Coordinates

Points located in space by d ( θ)

ycoordinates  (r, θ)

r : distance from origin, O

y

θ : angle between a reference line and a line drawn from O to the point

rr

θr > 0 :  always !

θ > 0 : counter‐clockwise

f li

θ > 0 :  counter clockwise from x‐axis

θ l k i f i

x

24

reference line(positive x‐axis)

θ < 0 :  clockwise from x‐axis

Review of Trigonometry

yθi(opp) xθ

(adj)y

ry

θsin(hyp) r

θcos(hyp)

xy

θcosθsinθtan (opp)

( dj)

r

xθcos (adj)

θ

r y 1θcosθsin 22 222

xθx

222 ryx Pythagorean Th !

25

xTheorem !

Example: Problem 1.41

(a) Length of unknownθ

6 00 m

(a) Length of unknown side?

φ9.00 m6.00 m (b) tan of θ = ?

(c) sin of φ ?(c) sin of φ = ?

26

Reading Assignment

• For today’s class:  1.1 – 1.9

• Next class:  2.1 – 2.4

27