Droga w ruchu jednostajnie przyspieszonym
przyjmujemy, że szybkość początkowa ciała wynosi zero, to drogę
policzymy ze wzoru
Wykres zależności szybkości od czasu v(t)
dla ruchu jednostajnie przyspieszonego, jest półprosta nachylona do
osi czasu. Wartość pola pod tą półprostą jest równa wartości
przebytej drogi w podanym czasie.
Fizyka
gimnazjum- wzory. Klasa 2
2.1 Hydrostatyka i
aerostatyka
Siła parcia (parcie)- jest
to siła nacisku ciała na podłoże (powierzchnię innego ciała)
Ciśnienie- iloraz wartości siły parcia i
powierzchni, na którą ta siłą działa nazywamy ciśnieniem,
jednostką ciśnienia jest paskal [Pa]
Prawo Pascala- jeżeli na zamknięty w
zbiorniku gaz (lub ciecz) działamy siłą, to wytworzone w ten
sposób dodatkowe ciśnienie jest jednakowe w całej objętości tego
gazu (lub cieczy)
Ciśnienie hydrostatyczne-
jest to ciśnienie, jakie wywiera słup cieczy na powietrznię, jego
wartość zależy od wysokości słupa cieczy (głębokość) oraz
gęstości cieczy
Siła wyporu (prawo Archimedesa)- na każde
ciało zanurzone w cieczy działa siła wyporu zwrócona pionowo w
górę, równa, co do wartości ciężarowi wypartej cieczy.
Ciało tonie, gdy jego gęstość jest większa od
gęstości cieczy. Ciało pływa na dowolnej głębokości, gdy jego
gęstość jest równa gęstości cieczy. Ciało pływa na
powierzchni cieczy, gdy jego gęstość jest mniejsza od gęstości
cieczy.
Prasa hydrauliczna- w urządzeniach
hydraulicznych i pneumatycznych działając na małą powierzchnie
tłoka S1 niewielką siłą F1, powodujemy, że na dużą
powierzchnie S2 ciecz (lub gaz- urządzenia pneumatyczne) działa
siłą o dużej wartości F2, którą obliczymy ze wzoru:
2.2 Zasady dynamiki Newtona
Pierwsza
zasada dynamiki- Jeżeli na ciało nie działają żadne siły
lub gdy działające siły wzajemnie się równoważą, to ciało
porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym lub pozostaje w
spoczynku
Druga zasada dynamiki- Wartość
przyspieszenia ciała o masie m jest wprost proporcjonalna do
wartości wypadkowej siły działającej na to ciało
1niuton- jest wartością siły, która
ciału o masie 1kg nadaje przyspieszenie o wartości 1m/s2
Przyspieszenie ziemskie- na upuszczone w
pobliżu Ziemi ciało o masie m działa na nie siła ciężkości,
która nadaje ciału przyspieszenie o wartości
Przyspieszenie, z jakim spadają ciała na Ziemię
pod wpływem działania siły ciężkości (pomijamy opór
powietrza), nie zależy od ich masy i jest w danym miejscu Ziemi
jednakowe dla wszystkich ciał.
Pęd ciała-
jest to iloraz jego masy i szybkości, jaką ciało posiada.
Zasada zachowania pędu- jeżeli ciała
oddziałują tylko ze sobą i na skutek tego oddziaływania zmienia
się pęd każdego z nich, to pęd całego układu nie zmienia się
(jest taki sam jak był na początku)
2.3 Praca,
moc, energia
Praca- praca mechaniczna
jest wykonywana, gdy na ciało działa siła i gdy ciało to, ulega
przesunięciu., jednostką pracy jest 1J(dżul)
1J (dżul)- jest to jednostka pracy, jeden
dżul jest to praca, jaką wykonuje siła o wartości 1N, działając
na ciało, które przesuwa się o 1m zgodnie ze zwrotem siły
Moc- mocą nazywamy iloraz pracy i czasu, w
którym ta praca została wykonana, jednostką mocy jest 1W (wat)
1W(wat)- jeden wat jest to moc takiego
urządzenia, które w czasie 1sekundy wykona pracę o wartości
1dżula
Przyrost energii mechanicznej- układu jest
równy pracy sił zewnętrznych wykonanej nad tym układem
Układ wracając do poprzedniego stanu, może
kosztem swojej energii wykonać pracę o takiej samej wartości.
Energia potencjalna grawitacji- wzrasta, gdy
ciało oddala się od powierzchni Ziemi, energia potencjalna
grawitacji ciała o masie m umieszczonego na wysokości h obliczamy
ze wzoru:
Energia kinetyczna- związana jest z ruchem
ciała, jej wartość obliczamy ze wzoru:
Energia potencjalna sprężystości
Zasada zachowania energii- jeżeli pomiędzy
ciałami układu działają siły grawitacyjne lub siły
sprężystości, a siła zewnętrzna ni wykonuje pracy, to energia
mechaniczna układu jest stałą.
Dźwignia
dwustronna
Kołowrót
Sprawność maszyn
2.4 Przemiany energii w zjawiskach cieplnych
Energia wewnętrzna ciała- to suma energii
kinetycznych chaotycznego ruchu wszystkich jego cząsteczek oraz ich
energii potencjalnych pochodzących od wzajemnego oddziaływania tych
cząsteczek
Pierwsza zasada termodynamiki-
energię wewnętrzną ciała możemy zmienić przez wykonanie pracy
(W) lub przez przekazanie ciepła (Q), albo przez równoczesne
wykonanie pracy i przekazanie ciepła.
Ciepło- jest to proces przekazywania
energii z jednego ciała do drugiego, w wyniku różnicy temperatur
Ciepło właściwe- informuje nas o tym, ile
ciepła (energii) należy dostarczyć, aby ogrzać 1kg substancji o
1K
Topnienie - substancji zachodzi w stałej i
charakterystycznej dla danej substancji temperaturze, zwanej
temperaturą topnienia. Dla tej samej substancji ciepło topnienia
jest równe ciepłu krzepnięcia
Krzepnięcie- substancji następuje w stałej
i charakterystycznej dla danej substancji temperaturze, zwanej
temperaturą krzepnięcia. Dla tej samej substancji ciepło
krzepnięcia jest równe ciepłu topnienia
Ciało topniejąc pobiera z otoczenia
ciepło, rośnie jego energia wewnętrzna
Ciało krzepnąc- oddaje chłodniejszemu otoczeniu
ciepło, maleje jego energia wewnętrzna
Parowanie- ciecz paruje w każdej
temperaturze, jeżeli parowanie cieczy zachodzi w całej jej
objętości to mamy wrzenie - czyli wrzenie to parowanie cieczy w
całej jej objętości. Parująca ciecz pobiera z otoczenia ciepło
(ciecz zwiększa swoją energię wewnętrzną).
Ilość ciepła
pobranego obliczymy ze wzoru:
Skraplanie- para skraplając się, oddaje
chłodniejszemu otoczeniu ciepło (para zmniejsza swoją energię
wewnętrzną).
Ilość ciepła oddanego obliczymy ze wzoru:
Dla tej samej substancji ciepło parowania jest
równe jej ciepłu skraplania.
Bilans cieplny-
dla układu ciał, które nie wymieniają ciepła z otoczeniem, suma
ciepła oddanego przez jedne ciała jest równa sumie ciepła
pobranego przez inne ciała tworzące ten układ
2.5 Drgania i fale
Ruch
drgający- charakteryzują następujące wielkości fizyczne:
amplituda drgań(A), okres(T), częstotliwość(f)
Amplituda-
największe wychylenie ciała z położenia równowagi (oznaczamy
symbolem A), jednostką tej wielkości jest jednostka długości (na
przykład metr)
Okres drgań- jest to czas,
w którym ciała wykonuje jedno pełne drganie (czyli przebywa drogę
od jednego skrajnego położenia do drugiego i z powrotem) tą
wielkość oznaczamy symbolem T
Częstotliwość-
informuje o ilości drgań wykonanych przez ciało w ciągu jednej
sekundy. Jednostką tej wielkości jest jeden Hz (herc)
Wahadło- w czasie ruchu wahadła,
cyklicznie występują przemiany energii potencjalnej w kinetyczna i
odwrotnie. Energia potencjalna wahadła ma największą wartość w
punktach maksymalnego wychylenia, wtedy energia kinetyczna wahadła
wynosi zero. W położeniu równowagi, energia kinetyczna wahadła ma
największa wartość, a energia potencjalna ma wartość zero.
Okres wahadła obliczamy ze wzoru:
lub jeżeli znamy długość wahadła, to obliczamy
ze wzoru:
Fala - to rozchodzące się w ośrodku
sprężystym zaburzenie, w zależności od kierunku drgań cząsteczek
w porównaniu do kierunku rozchodzenia się fali rozróżniamy
-
fale poprzeczne (kierunek drgań cząsteczek jest prostopadły do
kierunku rozchodzenia się fali)
- fale podłużne (kierunek
drgań cząsteczek jest zgodny z kierunkiem rozchodzenia się fali)
Falę charakteryzują takie wielkości
fizyczne: częstotliwość (ilość drgań wykonywanych w ciągu
jednej sekundy), długość fali (droga, jaką przebywa fala w czasie
jednego okresu drgań cząsteczek), szybkość fali (zależy ona od
rodzaju ośrodka- otoczenia, w którym rozchodzi się fala),
amplituda fali (jest równa amplitudzie drgań cząsteczek ośrodka)
Długość fali
Fale akustyczne- w cieczach i gazach są
falami podłużnymi, w ciałach stałych, fale akustyczne mogą być
zarówno poprzeczne jak i podłużne.
Fale o częstotliwościach
mniejszych od 20Hz to infradźwięki, a o częstotliwościach
większych od 20 000Hz (20kHz) to ultradźwięki.
Fale
akustyczne słyszane przez człowieka są zawarte pomiędzy
infradźwiękami a ultradźwiękami, czyli są z przedziału
częstotliwości od 20Hz do 20 000Hz.
Szybkość rozchodzenia
się fal akustycznych zależy od rodzaju ośrodka, na przykład
szybkość fali akustycznej w powietrzu wynosi około 340m/s, a w
metalowej szynie około 1500m/s.
Fale głosowe,
które posiadają określoną częstotliwość (są okresowe) to tony
i dźwięki.
Fizyczne cechy dźwięku to:
częstotliwość, natężenie (poziom natężenia) oraz charakter
drgań (cechy subiektywne dźwięku), czyli: wysokość dźwięku,
głośność dźwięku i barwa dźwięku.
3.1 Elektryczność
statyczna (elektrostatyka)
Ładunek
elementarny jest to ładunek elektryczny odpowiadający wartości
ładunku jednego elektronu, czyli
1kulomb (1C) jest to jednostka ładunku
elektrycznego w układzie SI, taki ładunek odpowiada ładunkowi
Sposoby elektryzowania ciał
-
elektryzowanie przez tarcie polega na przejściu elektronów z
jednego ciała do drugiego, jedno ciało traci elektrony (elektryzuje
się dodatnio) drugie przyjmuje elektrony (elektryzuje się ujemnie);
całkowity ładunek układu tych ciał nie zmienia się
-
elektryzowanie przez indukcję polega na elektryzowaniu
przewodnika przez wymuszenie przemieszczenia się w nim swobodnych
elektronów pod wpływem zbliżania do niego naelektryzowanego
drugiego ciała, jeżeli zbliżamy naelektryzowane ciało do
izolatora, to powodujemy polaryzacje elektryczna izolatora, czyli
rozsunięcie ładunków elektrycznych.
-
elektryzowanie ciał przez dotyk polega na dotknięcie ciała
innym ciałem naelektryzowanym, w wyniku, czego następuj trwałe
przemieszczenie się elektronów z jednego ciała do drugiego, a to
powoduje, że oba ciała, są naelektryzowane ładunkiem tego samego
znaku.
Zasada zachowania ładunku: w
układzie ciał izolowanych elektrycznie suma ładunków dodatnich i
ujemnych nie ulega zamianie. Ładunek może jedynie przemieszczać
się z jednego ciała lub jego części do innego ciała lub jego
części.
Prawo Coulomba wartość siły
wzajemnego oddziaływania dwóch ładunków jest wprost
proporcjonalna do iloczynu wartości tych ładunków i odwrotnie
proporcjonalna do kwadratu ich wzajemnej odległości
Pole elektrostatyczne- obszar przestrzeniu,
w którym na umieszczony ładunek elektryczny działa siła
elektryczna
Napięcie elektryczne- między
dwoma punktami pola elektrostatycznego informuje nas o tym, jaką
pracę wykonują siły tego pola podczas przesuwania między tymi
punktami ładunku jednego kulomba (1C)
3.2 Prąd elektryczny
Obwód
elektryczny tworzy źródło prądu wraz z podłączonym do niego
odbiornikiem. W Źródle prądu zgromadzona jest energia elektryczna.
W odbiorniku przepływ prądu powoduje wykonanie pracy. W skład
obwodu elektrycznego wchodzą również przewody łączące źródło
prądu z odbiornikami.
Graficznym obrazem obwodu elektrycznego
jest schemat elektryczny, na którym elementy obwodu przedstawione są
przez umowne symbole.
Umowny kierunek prądu elektrycznego jest on
przeciwny do rzeczywistego ruchu elektronów swobodnych. Na schemacie
elektryczny umowny przepływ prądu oznacza się od bieguna
dodatniego do bieguna ujemnego.
Natężenie
prądu informuje nas, jak duży ładunek elektryczny przepływa w
czasie 1s przez poprzeczny przekrój przewodnika w dowolnym miejscu
obwodu.
Amperomierz- jest to przyrząd służący do
mierzenia natężenia prądu, włączamy go szeregowo w obwód
elektryczny, czyli w taki sposób, aby prąd elektryczny, którego
natężenie mierzymy przepływał również przez amperomierz.
Prawa Ohma-
natężenie prądu w przewodniku jest wprost proporcjonalne do
napięcia przyłożonego między jego końcami
Opór elektryczny jest to stały dla danego
przewodnika iloraz napięcia (U) między jego końcami i natężenia
prądu (I) w nim płynącego.
Odbiornik zastępczy- to taki odbiornik,
który po włączeniu do źródła prądu w miejsce kilku
odbiorników, jakie on zastępuje, nie zmienia natężeni prądu
płynącego w obwodzie.
Połączenie szeregowe
odbiorników- w połączeniu szeregowym opór odbiornika
zastępczego równy jest sumie oporów poszczególnych oporników
połączenia
natężenie prądu w każdym odbiorniku ma taka
samą wartość, a suma napięć na odbiornikach jest równa napięciu
przyłożonemu od połączenia szeregowego odbiorników
Połączenie
równoległe odbiorników- w połączeniu równoległym
odbiorników odwrotność oporu odbiornika zastępczego równa jest
sumie odwrotności oporów poszczególnych odbiorników
napięcia na poszczególnych odbiornikach mają
takie same wartości i są równe napięciu źródła, suma natężeń
prądów w poszczególnych odbiornikach równa jest natężeniu prądu
wpływającego do rozgałęzienia
Pierwsze prawo
Kirchhoffa suma natężeń prądów w poszczególnych
odbiornikach równa jest natężeniu prądu wpływającego do
rozgałęzienia
Praca prądu elektrycznego w danym
odbiorniku równa jest iloczynowi napięcia między jego końcami
(U), natężeniu prądu (I) w nim płynącego i czasu przepływu
prądu (t)
Moc odbiornika energii elektrycznej- równa
jest iloczynowi napięcia (U) między jego zaciskami i natężenia
prądu (I) płynącego przez ten odbiornika. Jednostka mocy prądu
jest wat (1W)
3.3 Pole magnetyczne
Pole
magnetyczne to obszar przestrzeni, w którym na igiełkę
magnetyczną działa siła, zwana siłą magnetyczną. Źródłem
pola magnetycznego może być ruda magnetytu, magnes stały, kula
ziemska.
Każdy magnes posiada dwa bieguny: północny (N) i
południowy (S). Biegunów tych nie można od siebie oddzielić. Po
podziale magnesu na części, każda część nadal ma dwa bieguny.
Pole magnetyczne przedstawiamy graficznie w postaci linii Pol
amagnetycznego, których zwrot według umowy na zewnątrz magnesu
jest od bieguna północnego (N) do bieguna południowego (S).
Bieguny jednoimienne magnesów odpychają się, a bieguny
różnoimienne przyciągają się wzajemnie.
Reguła
prawej dłoni- jeżeli prawa dłonią obejmiemy przewodnik z
prądem w taki sposób, że odchylony kciuk wskazuje kierunek
płynącego przez przewodnik prądu, to pozostałe zgięte palce
wskazują zwrot linii pola magnetycznego powstałego wokół
przewodnika.
Reguła lewej dłoni- jeżeli lewą dłoń ułożymy w
polu magnetycznym tak, aby linie pola były zwrócone prostopadle do
wewnętrznej powierzchni dłoni, a wyprostowane palce wskazywały
kierunek płynącego prądu, to odchylony o 80st. kciuk wskaże
kierunek i zwrot siły działającej na przewodnik.
Siła
elektrodynamiczna - jest to siła działające na przewodnik z
prądem, który jest umieszczony w polu magnetycznym
Zjawisko indukcji elektromagnetycznej- jest
zjawisko powstawania prądu indukcyjnego występuje w zamkniętym
obwodzie ze zwojnicą, w której pole magnetyczne ulega zmianie.
Jeżeli pole magnetyczne wewnątrz zwojnicy nie ulega zmianie (jest
stałe), to prąd indukcyjny w niej nie powstanie.
Zmianę pola
magnetycznego wewnątrz takiego obwodu, możemy wywołać przez
przesuwanie magnesu względem zwojnicy. Powstające w zwojnicy prąd
indukcyjny ma taki kierunek, że wytwarzane przez niego pole
magnetyczne przeszkadza ruchowi magnesu. Czyli magnes będzie
odpychany, gdy jest zbliżany do zwojnicy, a przyciągany, gdy jest
oddalany od zwojnicy.
Przekładnia
transformatora- informuje nas o ile razy jest większe lub
mniejsze napięcie przetworzone przez transformator.
Fale elektromagnetyczne- jest to rozchodzące
się w przestrzeni zmienne pole elektryczne i magnetyczne (każda
pierwotna zmiana pola elektrycznego lub magnetycznego wywołuje
powstawanie przenikających się wzajemnie zmiennych pól
elektrycznych i magnetycznych, jedno pole jest przyczyną powstawania
drugiego pola). Felę elektromagnetyczna opisują te same wielkości,
co falę mechaniczną. Fala eletromagnetyczna w przeciwieństwie do
fali mechanicznej może rozchodzić się w próżni.
Długość
fali
Podział fal elektromagnetycznych
-promieniowanie gamma, zakres długości
fali jest mniejszy od 0,01nm, jest wysyłane przez substancje
promieniotwórcze, ma najmniejsza długość i największą
częstotliwość, jest szkodliwe dla życia, jest bardzo przenikliwe.
-promieniowanie rentgenowskie, zakres
długości fali od 0,01nm do 10nm, jest pochłaniane w różnym
stopniu przez różne substancje, wykorzystuje się je w aparatach
rentgenowskich do prześwietleń;
-promieniowanie
ultrafioletowe, zakres długości fali od 10nm- do 400nm, jest
składnikiem promieniowania słonecznego, wytwarzają je lampy
kwarcowe, może być szkodliwe dla zdrowia (nadmierne opalanie),
wykorzystuje się je do sterylizacji narzędzi w szpitalach
(niszczenia bakterii i wirusów)
- światło
widzialne, zakres długości fali od 400nm do 700nm, głównym
źródłem światła widzialnego jest Słońce.
-
promieniowanie podczerwone, zakres długości fali od 700nm do
1mm, jest wysyłane przez ciała o wysokiej temperaturze, ciało
człowieka również wysyła tego typu promieniowanie.
-
mikrofale, zakres długości fali od 1mm do 1m, zastosowanie tych
fal to przede wszystkim radary oraz kuchenki mikrofalowe
-fale
radiowe ultrakrótkie, zakres długości od 1m- do 1m
-
fale radiowe (krótkie, średnie, długie), zakres długości fal
od 10m do 2000m.
3.4 Optyka
Obraz
pozorny w zwierciadle- obraz, którego nie można otrzymać na
ekranie, powstaje za powierzchnią zwierciadlaną na przedłużeniu
promieni odbitych
Obraz rzeczywisty w
zwierciadle- obraz, który powstaje na ekranie, powstaje po tej
stronie zwierciadła, po której ustawiony jest przedmiot.
Powiększenie obrazu jest to iloraz
wysokości obrazu i wysokości przedmiotu lub iloraz odległości
obrazu od zwierciadła i odległości przedmiotu od zwierciadła
Ognisko zwierciadła sferycznego- punkt
leżący w połowie promienia między środkiem zwierciadła a
środkiem krzywizny.
Równanie zwierciadła sferycznego
Zdolność skupiająca soczewki jest równa
odwrotności ogniskowej
Jedna dioptria jest zdolnością skupiającą
soczewki o ogniskowej 1 metr. Jeżeli mamy układ złożony z kilku
soczewek, to zdolność skupiająca układu jest sumą zdolności
skupiających poszczególnych soczewek.