background image

Zasady dynamiki 
Układ odniesienia, w którym spełniona jest I zasada dynamiki Newtona nosi nazw

ę

 

układu inercjalnego. 
 
I zasada dynamiki 
 
 
 
 
Zasada ta zwana jest zasad

ą

 bezwładno

ś

ci. 

 
II zasada dynamiki 
 

 
 
 
 
 

III zasada dynamiki 

 
 
 
 

Mo

ż

na to zapisa

ć

 wzorem: 

 
F

= - F

 

P

ę

d i zasada zachowania p

ę

du 

P

ę

d definiujemy jako iloczyn masy i pr

ę

dko

ś

ci ciała. 

 
 
 
Jest t wielko

ść

 wektorowa o zwrocie zgodnym z kierunkiem ruchu ciała.  

Zmiana p

ę

du, ma 

ś

cisły zwi

ą

zek z sił

ą

 działaj

ą

c

ą

 na ciało. 

 
 
 
Jest to uogólniona posta

ć

 drugiej zasady dynamiki Newtona. 

 

Zasada zachowania p

ę

du 

 
W odosobnionym układzie ciał całkowity p

ę

d układu pozostaje stały

 
Układ odosobniony, inaczej układ zamkni

ę

ty, rozumiemy zespół ciał, pomi

ę

dzy 

którymi działaj

ą

 tylko siły wewn

ę

trzne 

 
Zasada zachowania p

ę

du obowi

ą

zuje na przykład przy zderzeniach spr

ęż

ystych i 

niespr

ęż

ystych. 

 

Zderzenia spr

ęż

yste – zderzenie kul bilardowych. 

Spełniona jest zasada zachowania p

ę

du i energii kinetycznej. 

 

Zderzenia niespr

ęż

yste – zderzenie kul z plasteliny. 

Spełniona jest tylko zasada zachowania p

ę

du. 

 

Je

ż

eli na ciało (lub układ ciał) nie działaj

ą

 siły zewn

ę

trzne, lub działaj

ą

ce siły 

równowa

żą

 si

ę

, to ciało pozostaje w spoczynku, lub porusza si

ę

 ruchem 

jednostajnym prostoliniowym.  
 

Je

ż

eli na ciało działaj

ą

 siły nierównowa

żą

ce si

ę

, to ciało porusza si

ę

 ruchem 

przyspieszonym (opó

ź

nionym) z  przyspieszeniem (opó

ź

nieniem), którego 

warto

ść

 jest  wprost proporcjonalna do tej siły. 

 

Jeżeli dwa ciała oddziałują ze sobą, to siły ich wzajemnych oddziaływań mają taki sam 
kierunek, taką samą wartość lecz przeciwne zwrot. 

 

background image

Zjawisko odrzutu  
 

Zasad

ę

 zachowania p

ę

du mo

ż

na zaobserwowa

ć

 np. wyskakuj

ą

c z nieruchomej łódki 

w stron

ę

 brzegu - łódka płynie w przeciwnym kierunku.  

Wystrzałowi pocisku towarzyszy odrzut karabinu.  

 
Tarcie  
Siła, 
która  przeciwstawia si

ę

 ruchowi obiektów. 

Inaczej mówi

ą

c siła ta jest zawsze skierowana przeciwnie do pr

ę

dko

ś

ci. 

 
Tarcie posuwiste 
Je

ż

eli b

ę

dziemy przesuwali wzgl

ę

dem siebie dwie stykaj

ą

ce si

ę

 powierzchnie, to 

zaobserwujemy zjawisko tarcia posuwistego, czyli fakt, 

ż

e ruch ten wymaga stałego 

działania siły. 
 
Tarcie kinetyczne
 wyst

ę

puje podczas ruchu. 

Poniewa

ż

 najcz

ęś

ciej trudniej jest ruszy

ć

 ciało z miejsca, ni

ż

 pó

ź

niej podtrzymywa

ć

 

jego pr

ę

dko

ść

, to w wi

ę

kszo

ś

ci przypadków tarcie kinetyczne jest mniejsza od 

statycznego. 
 
Tarcie toczne 
Wyst

ę

puj

ę

, gdy jedno ciało toczy si

ę

 po powierzchni drugiego. Jest mniejsze od 

tarcia posuwistego. 
 
Współczynnik tarcia 
Okazuje si

ę

ż

e w typowych sytuacjach tarcia posuwistego stosunek siły tarcia do 

nacisku tr

ą

cych powierzchni jest stały. Jego warto

ść

 nazywana 

jest współczynnikiem tarcia. 
 
 
 
f - współczynnik tarcia 
T- siła tarcia posuwistego 
N - siła dociskaj

ą

ca tr

ą

ce powierzchnie 

ż

nica mi

ę

dzy warto

ś

ci

ą

 współczynnika tarcia statycznego, a kinetycznego mo

ż

by

ć

 ró

ż

na - jest bardzo du

ż

a w przypadku przymarzni

ę

tych płóz sa

ń

, a mała dla 

gładkich, twardych powierzchni. Wzór na warto

ść

 współczynnika tarcia jest taki sam 

 

Pierwsza prędkość kosmiczna  

Minimalna pr

ę

dko

ść

, jak

ą

 nale

ż

y nada

ć

 ciału w kierunku poziomym, aby ciało to 

poruszało si

ę

 po zamkni

ę

tej orbicie.  

Pierwsz

ą

 pr

ę

dko

ść

 kosmiczn

ą

 obliczamy ze wzoru: 

 

 

  

 

 
Warto

ść

 I pr

ę

dko

ś

ci kosmicznej V

I

 = 7,91 km/s  

  
II pr

ę

dko

ść

 kosmiczna  

Pr

ę

dko

ść

, jak

ą

 nale

ż

y nada

ć

 ciału na Ziemi, aby mogło opu

ś

cił jej pole grawitacyjne.  

 
 
 
Warto

ść

 II  pr

ę

dko

ś

ci kosmicznej V

I

 = 11,2 km/s  

background image

2

r

Mm

G

F

g

=

Druga pr

ę

dko

ść

 kosmiczna jest czasami nazywana pr

ę

dko

ś

ci

ą

 ucieczki lub 

dwukrotno

ś

ci

ą

 pierwszej pr

ę

dko

ś

ci kosmicznej  

 
Pole grawitacyjne 
Jest to przestrze

ń

, w której na dowolne ciało obdarzone mas

ą

 działa siła 

przyci

ą

gania grawitacyjnego. 

 
Prawo powszechnej grawitacji 
Wartość siły przyciągania grawitacyjnego działającej między dwoma ciałami jest 
wprost proporcjonalna do iloczynu mas oddziaływujących ciał i odwrotnie 
proporcjonalna do kwadratu odległości między ich środkami.

 

 
 

 

 
 
M, m – masy oddziałuj

ą

cych ciał 

R – odległo

ść

 mi

ę

dzy ich 

ś

rodkami 

G – stała grawitacji  
G=6,67*10 

-11

Nm

2

/kg

 
Centralne pole grawitacyjne. 

Ź

ródłem tego pola s

ą

 ciała kuliste. 

Linie pola skierowane s

ą

 promieni

ś

cie do 

ś

rodka ciała b

ę

d

ą

cego 

ź

ródłem tego pola. 

 
 

 
 
 
 
 
 

 

 
Jednorodne pole grawitacyjne. 
W pobli

ż

u Ziemi pole mo

ż

na uzna

ć

 za jednorodne. 

Linie tego pola s

ą

 do siebie równoległe. 

 
 
 

 

 
 
 
 

Siła grawitacji, z jaką działa Ziemia na ciało, nie jest taka sama dla ciał o tych samych masach 
znajdujących się na różnych wysokościach nad powierzchnią Ziemi. Wartość siły grawitacji 
maleje wraz ze wzrostem wysokości, co wynika ze wzoru prawa powszechnego ciążenia z 
uwzględnieniem wysokości h, na jakiej umieszczone jest ciało: 

 
 
 

 
 

F

g

 

F

g

g

 

background image

Elektrostatyka - nauka o oddziaływaniach spoczywaj

ą

cych ładunków elektrycznych.  

 
Istniej

ą

 dwa rodzaje ładunków elektrycznych – dodatnie i ujemne.  

Ładunki jednoimienne (+ z +, - z -) odpychaj

ą

 si

ę

, a ró

ż

noimienne (+ z -) – przyci

ą

gaj

ą

 si

ę

. 

Ciało, któremu dostarczono elektronów, jest naładowane ujemnie, a ciało, które 
straciło cz

ęść

 swoich elektronów jest naładowane dodatnio. Tylko ładunki ujemne 

mog

ą

 si

ę

 przemieszcza

ć

.

 

Elektryzowanie ciał - proces przekazywania im ładunku, który polega na dodaniu, 
lub odebraniu elektronów z tego ciała. 
  
Sposoby elektryzowania ciał 
- przez pocieranie, 
- przez dotkni

ę

cie ciałem naelektryzowanym, 

- przez indukcj

ę

 (wpływ). 

 
Elektryzowanie ciał przez tarcie
 
Podczas pocierania ładunek ujemny przemieszcza si

ę

 z jednego ciała na drugie. 

Ciało z nadmiarem elektronów jest naładowane ujemnie, a ciało, które straciło cz

ęść

 

elektronów - dodatnio.  
Ebonit potarty suknem elektryzuje si

ę

 ujemnie a szkło potarte papierem – dodatnio. 

Pami

ę

ta

ć

 nale

ż

y, 

ż

e tylko ładunki ujemne mog

ą

 si

ę

 przemieszcza

ć

 
 Elektryzowanie ciał przez indukcj

ę

 - zjawisko przemieszczania si

ę

 ładunku 

elektrycznego w obr

ę

bie ciała pod wpływem ciała naelektryzowanego. Zbli

ż

aj

ą

c ciało 

naelektryzowane do ciała oboj

ę

tnego siły elektryczne powoduj

ą

 przesuni

ę

cie si

ę

 

elektronów w obr

ę

bie tego ciała.  

  
Elektryzowanie ciał przez dotyk na przykład naelektryzowan

ą

 ujemnie lask

ę

 

ebonitow

ą

 zbli

ż

amy do oboj

ę

tnej metalowej kuli. Po zetkni

ę

ciu tych ciał, elektrony  

z laski ebonitowej przepłyn

ą

 na metalow

ą

 kul

ę

. Laska ebonitowa nadal b

ę

dzie 

naładowana ujemnie, ale ju

ż

 ładunek ten b

ę

dzie mniejszy. Oboj

ę

tna kula zostanie 

naelektryzowana ujemnie.  
  
Zasada zachowania ładunków W układzie ciał izolowanych całkowity ładunek 
(suma ładunków dodatnich i ujemnych) nie ulega zmianie. Ładunek mo

ż

e jedynie 

przemieszcza

ć

 si

ę

 z jednego ciała (lub jego cz

ęś

ci) do innego ciała (lub jego cz

ęś

ci).  

 
Pole elektryczne 
Obszar przestrzeni, w której na ładunek elektryczny działa siła.  
 
Pola elektrostatyczne 
Centralne – istnieje wokół punktowego ładunku lub naelektryzowanej kuli. 
Linie sił rozchodz

ą

 si

ę

 promieni

ś

cie, zwrócone do ładunku ujemnego. Wokół 

punktowego ładunku dodatniego na zewn

ą

trz. 

  
 
 
 
 
 
 
  
 

background image

0

ε

Pole jednorodne  
Pole takie istnieje mi

ę

dzy dwoma równoległymi powierzchniami, naelektryzowanymi 

ż

noimiennie.  

Linie sił w takim polu s

ą

 do siebie równoległe.  

  
 
  

  
 
 

 
 
Prawo Coulomba
  
Siła wzajemnego oddziaływania dwóch punktowych ładunków elektrycznych jest 
wprost proporcjonalna do iloczynu tych ładunków i odwrotnie proporcjonalna do 
kwadratu odległo

ś

ci mi

ę

dzy nimi.  

  
 
 
 
 
 
 

 
 
 

F – siła oddziaływania ładunków 
r – odległo

ść

 mi

ę

dzy 

ś

rodkami 

q

1, 

q

2

 – ładunki 

- przenikalno

ść

 elektryczna pró

ż

ni 

 

Pole magnetyczne  
Jest to przestrze

ń

, w której działaj

ą

 siły magnetyczne na umieszczone w niej 

magnesy, przewodniki z pr

ą

dem i poruszaj

ą

ce si

ę

 ładunki.  

 
Pole magnetyczne wytwarza np. kula ziemska, magnes stały, elektromagnes, 
magnetyt, przewodnik z pr

ą

dem, poruszaj

ą

cy si

ę

 ładunek.  

Ka

ż

dy magnes ma dwa bieguny - północny (symbol N) i południowy (symbol S).  

  
Bieguny jednoimienne si

ę

 odpychaj

ą

 (N-N, S-S), ró

ż

noimienne przyci

ą

gaj

ą

 (N-S). 

 
Do opisu tego pola słu

żą

 krzywe zwane liniami pola. 

 
Linie pola magnetycznego  
Linie te wyznaczaj

ą

  krzywe, do których styczne w ka

ż

dym punkcie pokrywaj

ą

 si

ę

  

z kierunkiem wektora indukcji magnetycznej.  
Zwrot linii przyjmujemy od bieguna północnego do bieguna południowego - 
wychodz

ą

 z bieguna północnego N magnesu i wchodz

ą

 do bieguna południowego S.  

  
 
 
 
 

++++++++++++++++++++++ 

------------------------------------ 

q

q

+

 

_

 

2

2

1

r

q

q

k

F

=

0

4

1

πε

=

k

background image

α

sin

B

v

q

F

B

v

q

F

r

r

r

r

r

r

=

×

=

Kształt linii sił wokół magnesu sztabkowego 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Kształt linii sił wokół magnesu podkowiastego 
 
 
 
 
 
 
 
 
Siła elektrodynamiczna 
Siła działaj

ą

ca na przewodnik z pr

ą

dem, umieszczony si

ę

 w polu magnetycznym.  

Je

ś

li w polu magnetycznym umie

ś

cimy przewodnik o długo

ś

ci l, przez który płynie 

pr

ą

d o nat

ęż

eniu I, to działa na niego siła elektrodynamiczna (magnetyczna) F, której 

warto

ść

 obliczamy ze wzoru: 

F = BIlsin

α

 

K

ą

α

 jest to k

ą

t mi

ę

dzy kierunkiem przepływu pr

ą

du a kierunkiem linii pola. 

Współczynnik B - indukcja magnetyczna – wielko

ść

 charakteryzuj

ą

ca pole 

magnetyczne. Jednostk

ą

 indukcji magnetycznej jest tesla (T).  

 
Schemat działania siły elektrodynamicznej 
 
 
 
 
 

 
 
 

 
Siła Lorentza
 jest to siła działaj

ą

ca na poruszaj

ą

cy si

ę

 ładunek w polu 

magnetycznym  
  

 

 
 
 
F – siła Lorentza 
q – ładunek elektryczny 
v – pr

ę

dko

ść

 cz

ą

stki 

B – indukcja magnetyczna 

α

 – k

ą

t pomi

ę

dzy wektorem pr

ę

dko

ś

ci cz

ą

stki a wektorem indukcji magnetycznej