Test z działu:

Równania i pomiary

I. Jak zmierzyć wartość oddziaływania

1.Oddziaływanie – jest to rodzaj działania które występuje gdy 2 lub więcej ciał fizycznych
ma na siebie jakiś wpływ.

2. Wyróżniamy dwa rodzaje oddziaływań:

- bezpośrednie;

- na odległość.

3. Skutki oddziaływań:

- statyczne – odkształcenie ciała np. wygięcie drutu;

- dynamiczne - wprawienie ciała w ruch, zmiana jego prędkości, zatrzymanie np.

.

.

..

kopnięcie piłki.

4. W oddziaływaniach uczestniczą co najmniej 2 ciała, oddziaływanie jest zawsze wzajemne,
choć skutki obserwuje się często tylko dla jednego ciała.

5. Miarą oddziaływania jest siła.

6. Jednostką siły jest Niuton (N).

7. Urządzenie służące do pomiaru siły to siłomierz.

8. Rodzaje oddziaływań:

- sprężyste – występuje m.in. w sprężynie, gumie i w mięśniach;

- grawitacyjne – powoduje przyciąganie ciał;

- elektryczne – występuje między ciałami naelektryzowanymi;

- magnetyczne – wywoływane przez magnesy i elektromagnesy.

II. Cechy siły

1.Wielkość która ma kierunek, zwrot, wartość i punkt przyłożenia nazywamy wielkością
wektorową.

2.Siła jest wielkością wektorową.

Oznaczenie symboliczne siły:

- F – wartość siły;

- F

x

– siła wektorowa (x- nazwa siły).

3. Aby opisać siłę musimy określić jej kierunek, wartość, zwrot i punkt przyłożenia.

Kierunek: pionowy, poziomy, ukośny.

Zwrot: w lewo, w prawo, ku górze, ku dołowi.

Kierunek działania siły wskazuje prosta, wzdłuż której działa siła.

4. Graficznym obrazem siły jest strzałka (siły wektorowej).

. F

1

III. Kiedy ciało jest w równowadze

1.Siłę, która może zastąpić działanie dwóch lub więcej sił składowych, nazywamy siłą
wypadkową.

F

1

+ F

2

= F

3

2.Graficzne przedstawienie składania wektorów:

a) Gdy wektory działają w tym samym kierunku i mają ten sam zwrot:

F

1

= 50 N

F

2

= 20 N

F

1

= 50 N F

2

= 20 N

F

w

= 70 N

Oznaczenia:

F

1 ,

F

2

– Wektory składowe

F

w

– Wektor wypadkowy

b) Gdy kierunki są takie same, a zwroty przeciwne.

F

1

= 40 N

F

2

= 30 N

F

1

= 40 N

F

w

= 20 N F

2

= 30 N

c)Gdy kierunki wektorów są różne:

W takim przypadku do wyznaczenia siły wypadkowej(wektora wypadkowego)
stosujemy tzw. metodę równoległoboku.

F

1

= 40 N

F

2

= 30 N

F

w

= 55 N

3. Dwie siły zaczepione w tym samym punkcie równoważą się, gdy działają w tym samym
kierunku, mają taką samą wartość, a ich zwroty są przeciwne. Ciało jest w równowadze
mechanicznej, gdy siła wypadkowa działająca na ciało ma wartość 0 N.

4. Aby zmierzyć wartość działającej siły, równoważymy jej działanie siłomierzem i
odczytujemy wskazaną wartość.

5. Siły są zbieżne kiedy mają różne kierunki i wspólny punkt przyłożenia.

IV. Kiedy siły powodują obrót ciała

1.Ciało zamocowane w jednym punkcie, które jest osią obrotu tego przedmiotu pod
działaniem siły nie przemieszcza się ale może wykonać ruch obrotowy. Im dalej
przykładamy siłę od osi obrotu tym łatwiej jest wykonać ruch obrotowy. Aby wykonać ruch
obrotowy kierunek działania siły musi być prostopadły do prostej przechodzącej przez oś
obrotu. Im większe jest ramię siły, tym jej wartość może być mniejsza.

2. Dźwignia dwustronna – jest to dźwignia w której obie siły działają po odwrotnej stronie
osi obrotu. Dźwignia dwustronna pozostaje w równowadze, gdy iloczyn wartości siły i
długości jej ramienia po jednej stronie osi obrotu jest równy iloczynowi wartości siły i
długości jej ramienia po drugiej stronie osi obrotu. Dzięki dźwigni dwustronnej zyskujemy
na sile.

Warunek na równowagę dźwigni dwustronnej: F

1

* r

1

= F

2

* r

2

3. Dźwignia jednostronna – jest to dźwignia w której obie siły są przyłożone po tej samej
stronie osi obrotu, nazywamy dźwignią jednostronną.

4. Maszyny proste – są to maszyny które działają na zasadzie dźwigni, swoim wyglądem
często nie przypominają podpartego ani zawieszonego drążka, ułatwiają wykonywanie wielu
prac.

Maszyny proste:

- Blok nieruchomy – działa na zasadzie dźwigni jednostronnej, nie zyskujemy na sile;

- Kołowrót – działa na zasadzie dźwigni dwustronnej, zyskujemy na sile.

V. Siła ciężkości. Masa ciała

1.Siła ciężkości jest to siła, jaką Ziemia przyciąga ciało. Siłę tę nazywamy również ciężarem
ciała.

2. Siła ciężkości ma zawsze kierunek pionowy, a zwrot jest zawsze ku dołowi, czyli ku
środkowi ziemi.

3. Miarą ilości substancji z której zbudowane jest ciało jest masa ciała. Jednostką masy w
układzie SI jest kilogram.

4. Ciężar ciała jest wprost proporcjonalny do jego masy. Wzór na wartość siły ciężkości:

F = m*g

F – siła ciężkości m – masa g – przyspieszenie ziemskie 10N/kg

VI. Mierzymy masę ciała

1.Pomiar – to porównywanie mierzonej wielkości ze wzorcem.

2. Masę mierzymy za pomocą wag.

3. Rodzaje wag:

- waga lekarska;

- waga sprężynowa;

- waga elektroniczna;

- waga szalkowa – jest to najstarsza z wag, działa na zasadzie dźwigni dwustronnej,
ponieważ po obu stronach osi obrotu zwieszone są szalki.

4. Dokładność pomiarów:

Każdy pomiar obarczony jest niepewnością pomiarową, aby zmniejszyć tę niepewność
wystarczy dokonać tego pomiaru kilkakrotnie i obliczy średnią arytmetyczną.

5. Zapis niepewności pomiarowej:

Masa człowieka wynosi 60 kg zmierzonej na wadze łazienkowej możemy zapisać z
pomiarową 60 ± 1kg.

6. Dźwignia dwustronna jak i waga szalkowa służy do porównywania mas. Wzór służący do
obliczenia masy z warunkiem równowagi dźwigni dwustronnej.

m

1

= m

2

* r

2/

r

1

m

1

= masa szukana przy odległości r

1

m

2

= masa szukana przy odległości r

2

7.Dokładność wagi to najmniejsza wartość, jaką można za jej pomocą zmierzyć.

VII. Gęstość ciał

1.Molekułky w stanie ciekłym są gęściej ułożone niż molekuły w stanie gazowym. Z tąd
woda ma większą gęstość za tym idzie ma większą masę.

2. Gęstość – jest to cecha charakterystyczna każdej substancji, jest to stosunek masy to
objętości.

3.Wzór na wyznaczanie gęstości:

d = m/V

d – gęstość m – masa V – objętość

4. Przekształcając wzór na gęstość otrzymamy wzór na masę i objętość.

m = d*V V = m/d

5. Jednostką gęstości jest kg/m

3.

6. Zamiana kg/m

3

na inne jednostki.

1 kg/dm

3

= 1000 kg/m

3

1 kg/dm

3

= 1 g/cm

3

7. Gęstość ciała szczególnie w stanie gazowym zmienia się pod wpływem temperatury (im
większa temperatura tym mniejsza gęstość). Wpływ ma również zmiana ciśnienia
wywieranego na ciało (im większe ciśnienie tym większa gęstość).

8. Urządzenie służące do pomiaru gęstości to areometr.

VIII. Wyznaczamy gęstość ciała

1.Aby wyznaczyć gęstość ciała musimy zmierzyć jego masę i objętość.

2. Aby wyznaczyć objętość ciała o kształcie regularnym, wystarczy zastosować wzór na
objętość bryły.

3. Aby wyznaczyć objętość ciała o kształcie nieregularnym np. substancji w stanie sypkim,
ciekłym bądź jakiejś nieregularnej bryły wystarczy wykorzystać cylinder miarowy zwany
menzurką.

4. Wyznaczona gęstość ciała obarczona jest niepewnością pomiarową.

IX. Równowaga mechaniczna cieczy i gazów

1.Ciecz jednorodna czyli taka sama w naczyniach połączonych dowolnego kształtu jest w
równowadze mechanicznej gdy jej poziom w każdym naczyniu jest taki sam.

2. Równowaga dwóch nie mieszających się cieczy:

3. Po połączeniu naczyń w których są nie mieszające się ciecze o równej gęstości ustala się
równowagę ale poziomy cieczy są różne. Warunkiem tej równowagi jest równość ciśnień w
miejscu poziomu granicznego i w każdym miejscu poniżej tego poziomu.

Powyższą treść nazywamy prawem naczyń połączonych.

4.Równowaga gazów:

Warunkiem równowagi gazów w naczyniach połączonych jest równość ciśnień w obu
naczyniach.

5.Ciecz w naczyniach połączonych jest w równowadze, gdy jej poziom w każdym z naczyń
jest taki sam.

X. Ciśnienie

1.Jeśli tą samą ilość cieczy wlejemy do naczynia co raz wyższego to nacisk wywierany na
powierzchnię będzie co raz większy, a zatem ciśnienie będzie co raz większe.

2.Ciśnienie – jest to wielkość fizyczna określająca wartość siły nacisku działającej
prostopadle na jednostkową powierzchnie.

3. Wzór na wyznaczenie ciśnienia:

P = F/S

P – ciśnienie F – siła nacisku S – pole powierzchni

4.Jednostką ciśnienia w układzie SI jest Paskal – Pa

1 Pa = 1 N/1m

2

5.Wielokrotnością jednostki Paskala są:

a)1 hPa (hekto Paskal) = 100 Pa

b)1 kPa (kilo Paskal) = 1000 Pa

c)1 mPa (mega Paskal) = 1000000 Pa

6. Średnia wartość ciśnienia powietrza na poziomie morza wynosi około 100000 Pa, jest to
tzw. ciśnienie normalne, jego wartość uznajemy jako jednostkę ciśnienia zwaną atmosferą
fizyczną.

7. Skutek działania siły nacisku jest tym większy im mniejsza jest powierzchnia na którą jest
wywierany nacisk.

8. Urządzenie służące to pomiaru ciśnienia atmosferycznego to barometr.

XI. Ciśnienie hydrostatyczne

1.Ciśnienie hydrostatyczne jest to ciśnienie spowodowane ciężarem cieczy.

2. Wzór na obliczenie ciśnienia hydrostatycznego:

p = d*h*g

p – ciśnienie hydrostatyczne d – gęstość cieczy h – wysokość cieczy w naczyniu

g – przyspieszenie ziemskie ͌ 10N/kg

3. Urządzenie służące do pomiaru ciśnienia badające zależność cieśnienia cieczy od jej
wysokości to manometr cieczowy.

4. Definicja siły parcia – siła nacisku F na pole powierzchni S.

5. Wzór na obliczenie wartości siły parcia:

F = p*s

F – siła parcia p – ciśnienie s – pole powierzchni

6.Ciśnienie hydrostatyczne jest wprost proporcjonalne do gęstości i wysokości słupa cieczy,
a nie zależy od jej ilości i kształtu naczynia w którym się znajduje.

XII. Siła wyporu

1.Siła wyporu pojawia się po zanurzeniu ciała lub cieczy w naczyniu z cieczą. Siła ta
powoduje że ciało zaczyna być wypychane ku górze ponieważ ściana dolna jest zanurzona
głębiej gdzie jest większe ciśnienie cieczy. Siła ta jest skutkiem ciśnienia hydrostatycznego.
Siła wyporu jest wypadkową siły parcia, działających na ciało z każdej strony.

2.Wzór na siłę wyporu:

Fw = d*V*g

Fw – siła wyporu d – gęstość cieczy V – objętość cieczy g – przyspieszenie ziemskie

3. Siła wyporu jest tym większa im większa jest gęstość cieczy i objętość.

4. Prawo Archimedesa:

Na ciało zanurzone w cieczy działa skierowana ku górze siła wyporu, której wartość jest
równa ciężarowi cieczy wypartej przez ciało.

5.Siła wyporu:

- jest tym większa, im większa jest gęstość cieczy;

- jest tym większa, im większa jest objętość wypartej cieczy.

6.Wartość siły wyporu = ciężar wypartej cieczy

XIII. Warunki pływania

a)ciało tonie gdy jego gęstość jest większa od gęstości cieczy;

b)ciała pływa całkowicie zanurzone gdy jego gęstość jest równa gęstości cieczy;

c)ciało pływa częściowo zanurzone gdy gęstość jego jest mniejsza od gęstości cieczy.

XIV. Równowaga termiczna

1.Warunkiem równowagi termicznej jest równość temperatury stykających się ciał. W stanie
równowagi termicznej nie zachodzi już przepływ ciepła.

2. Urządzenie służące to pomiaru temperatury to termometr. Skala używana w Polsce do
pomiaru temperatury to skala Celsjusza. Temperatura 0 i 100 to stałe punkty w skali
Celsjusza. Inną skalą używaną w Ameryce jest skala Farenheita. Wzór pozwalający
przeliczyć skalę Celsjusza na Farenheita:

Tp = 1,8t + 3,2

Tp – skala Farenheita t – skala Celsjusza

3.Jednostką temperatury w układzie SI jest Kelwin. Wzór na przeliczenie skali Celsjusza na
Kelwina.

T = t+273,15

T – skala Kelwina t – skala Celsjusza

-273,15 – najmniejsza temperatura wystąpiła w przyrodzie.

4.Pomiar temperatury polega na doprowadzeniu termometru do równowagi termicznej z
ciałem, którego temperaturę mierzymy. Termometr pokazuje swoją własną temperaturę,
która jest jednocześnie temperaturą badanego ciała.