moja fizyka

  1. Iloczyn wektorowy – działanie dwuargumentowe przyporządkowujące parze wektorów i trójwymiarowej przestrzeni euklidesowej, w której zadana jest baza uporządkowana :

bądź w przeciwnym przypadku, taki wektor , że:

Iloczyn wektorowy wektorów i oznacza się symbolem .

Pojęcie iloczynu wektorowego w sposób istotny zależy od doboru bazy przestrzeni. W przypadku, gdy baza trójwymiarowej przestrzeni kartezjańskiej nie jest sprecyzowana przyjmuje się za bazę kanoniczną złożoną z wektorów

.

WZORY NA SIŁY ODDZIAŁYWANIA

  1. Wzór Newtona na siłę grawitacji obowiązuje dla dowolnych ciał obdarzonych masą.

m1, m2 - masy oddziaływujących grawitacyjnie ciał
r - odległość między środkami ciał
G - stała grawitacji,  G = 6.67·10-11Nm2/kg2.

12. Oddziaływanie elektromagnetyczne to jedno z czterech znanych fizyce oddziaływań elementarnych. Odpowiada za siły działające między cząstkami posiadającymi ładunek elektryczny. Jego odkrywcą był Duńczyk Hans Christian Ørsted.

Teoria oddziaływań elektromagnetycznych (elektrodynamika klasyczna, elektrodynamika kwantowa) powstała z unifikacji teorii magnetyzmu i elektryczności, dokonanej przez Jamesa Clerka Maxwella. Centralną rolę w tej teorii odgrywa pojęcie pola elektromagnetycznego. Zachowanie pola elektromagnetycznego opisane jest równaniami Maxwella, zgodnymi ze szczególną teorią względności.

W myśl równań Maxwella stacjonarne pole elektromagnetyczne pozostaje związane ze swoim źródłem, np. naładowaną cząstką lub przewodnikiem, przez który przepływa prąd. Zmienne pole elektromagnetyczne natomiast rozprzestrzenia się w postaci fali elektromagnetycznej. Kwantem oddziaływania elektromagnetycznego jest foton. Oddziaływanie elektromagnetyczne polega na wymianie między cząstkami naładowanymi (o ładunku elektrycznym) pośredniczącego fotonu.

13. Siła sprężystości – siła, która powoduje powrót odkształconego ciała do pierwotnego kształtu. Dla małych odkształceń siła sprężystości jest proporcjonalna do odkształcenia, co wyraża prawo Hooke'a, które dla odkształcenia liniowego można przedstawić wzorem:

gdzie

   – wektor wydłużenia (skrócenia) ciała,

        – współczynnik sprężystości sprężyny wyrażany w N/m,

      – siła sprężystości.

Minus we wzorze oznacza, że siła sprężystości ma zwrot przeciwny do zwrotu wektora wydłużenia (skrócenia) ciała. Siła ta przeciwdziała więc odkształcaniu ciała i powoduje powrót do stanu nieodkształconego gdy przestaną działać siły zewnętrzne, odkształcające ciało

14. Siła tarcia to siła, która występuje między stykającymi się powierzchniami dwóch ciał. Wartość siły tarcia zależy od rodzaju stykających się powierzchni (od stopnia ich gładkości) oraz od siły nacisku, jaką wywiera jedno ciało na drugie. Siła tarcia nie zależy od wielkości stykających się powierzchni.

15. Praca – skalarna wielkość fizyczna, miara ilości energii przekazywanej między układami fizycznymi w procesach mechanicznych, elektrycznych, termodynamicznych i innych[1].

Moc – skalarna wielkość fizyczna określająca pracę wykonaną w jednostce czasu przez układ fizyczny. Z definicji, moc określa wzór:

gdzie:

P – moc,

W – praca,

t – czas.

Energia gr. ενεργεια (energeia) – skalarna wielkość fizyczna charakteryzująca stan układu fizycznego (materii)[1][2] jako jego zdolność do wykonania pracy[3].Energia występuje w różnych postaciach np: energia kinetyczna, energia sprężystości, energia cieplna, energia jądrowa.

Z punktu widzenia termodynamiki niektóre formy energii są funkcjami stanu i potencjałami termodynamicznymi[4]. Energia i jej zmiany opisują stan i wzajemne oddziaływania obiektów fizycznych (ciał, pól, cząstek, układów fizycznych)[1][2], przemiany fizyczne i chemiczne oraz wszelkiego rodzaju procesy występujące w przyrodzie[4].

Pęd – wektorowa wielkość fizyczna opisująca mechanikę, a więc ruch i oddziaływania obiektu fizycznego. Pęd mogą mieć wszystkie formy materii, np. ciała o niezerowej masie spoczynkowej, pole elektromagnetyczne, pole grawitacyjn

16. Energia potencjalna – energia, jaką ma ciało lub układ ciał w zależności od położenia ciała (układu ciał) w przestrzeni. Pojęcie energii potencjalnej można wprowadzić jedynie wtedy, gdy ciało (układ ciał) oddziałuje z niezależnym od czasu polem sił potencjalnych[1].

Energia potencjalna występuje w różnego typu oddziaływaniach, np. grawitacyjnych, elektrycznych, sprężystych. Zgromadzoną w ciałach energię potencjalną wykorzystuje się w rozmaity sposób. Np. od czasów prehistorycznych wykorzystuje się energię potencjalną sprężystości zgromadzoną w napiętym łuku – dzięki tej energii możliwe jest wyrzucenie strzały na duże odległości. Współczesne elektrownie wodne zamieniają energię potencjalną spiętrzonej wody w energię elektryczną – przy minimalnym obciążeniu środowiska naturalnego. Zaś dokładne obliczenia energii potencjalnej pozwalają planować ilość paliwa potrzebnego np. do umieszczenia satelity na orbicie, czy planowaniu podróży na Marsa.

Energia w ruchu obrotowym -Obracające się ciało ma energię kinetyczną, ponieważ poszczególne jego elementy poruszają się z określoną prędkością. Mówimy w tym przypadku o energii kinetycznej ruchu obrotowego. Całkowita energia ciała jest równa sumie energii poszczególnych elementów jego masy.

18. Moment pędu punktu materialnego o pędzie p, którego położenie opisane jest wektorem wodzącym r względem danego układu odniesienia (wybranego punktu, zwykle początku układu współrzędnych), definiuje się jako wektor (pseudowektor) będący rezultatem iloczynu wektorowego wektora położenia i pędu

Z własności iloczynu wektorowego wynika, że wartość bezwzględna momentu pędu jest równa

gdzie θ oznacza kąt między wektorami r i p.

Moment bezwładności – miara bezwładności ciała w ruchu obrotowym względem określonej, ustalonej osi obrotu. Im większy moment, tym trudniej zmienić ruch obrotowy ciała, np. rozkręcić dane ciało lub zmniejszyć jego prędkość kątową. Moment bezwładności odgrywa prawie taką samą rolę w dynamice ruchu obrotowego jak masa w dynamice ruchu postępowego, opisując relacje między momentem pędu, energią kinetyczną a prędkością kątową jak masa między pędem, energią kinetyczną a prędkością. Moment bezwładności zależy od osi obrotu ciała, a w ogólnym przypadku jest tensorem.

Zasada zachowania momentu pędu – jedna z zasad zachowania w fizyce. Treść zasady:

Dla dowolnego izolowanego układu punktów materialnych całkowita suma ich momentów pędu jest stała.

W przypadku bryły sztywnej zasadę tę można sformułować następująco:Moment pędu bryły pozostaje stały, gdy nie działa na nią żaden moment siły zewnętrznej.

co można zapisać wzorem

19. prawo powszechnego ciążenia -Między dowolną parą ciał posiadających masy pojawia się siła przyciągająca, która działa na linii łączącej ich środki, a jej wartość rośnie z iloczynem ich mas i maleje z kwadratem odległości.

21. Prędkość kosmiczna – prędkość początkowa, jaką trzeba nadać dowolnemu ciału, by, dzięki energii kinetycznej, pokonało ono grawitację wybranego ciała niebieskiego.

22.Układ planetarny – planety i inne ciała niebieskie, krążące wokół centralnej gwiazdy lub układu gwiazd. System planetarny, w którym znajduje się Ziemia nosi nazwę Układu Słonecznego.

23. Wahadło matematyczne oraz wahadło fizyczne to przykłady oscylatora harmonicznego, którego drgania zachodzą w płaszczyźnie pionowej, pod wpływem siły grawitacji

Wahadło fizyczne - bryła sztywna wykonująca pod działaniem siły ciężkości wahania wokół poziomej osi obrotu nie przechodzącej przez środek masy bryły

Wahadło matematyczne- punkt materialny o masie m zawieszony na nierozciągliwej i nieważkiej nici o długości l, wykonujący wahania pod wpływem siły ciężkości wokół punktu zawieszenia nici.

24. Ruch harmoniczny prosty - ruch drgający, w którym na ciało działa siła o wartości proporcjonalnej do wychylenia ciała z położenia równowagi, skierowana zawsze w stronę punktu równowagi. Wykres wychylenia ciała od położenia równowagi w zależności od czasu jest tzw. krzywą harmoniczną (np. sinusoidą).

Ruch harmoniczny jest najprostszym do opisu rodzajem drgań. Przykładem jest ruch ciężarka na sprężynie.

26. Gaz doskonały – zwany gazem idealnym jest to abstrakcyjny, matematyczny model gazu, spełniający następujące warunki:

  1. brak oddziaływań międzycząsteczkowych z wyjątkiem odpychania w momencie zderzeń cząsteczek

  2. objętość cząsteczek jest znikoma w stosunku do objętości gazu

  3. zderzenia cząsteczek są doskonale sprężyste

  4. cząsteczki znajdują się w ciągłym chaotycznym ruchu

Założenia te wyjaśniły podstawowe właściwości gazów. Po odkryciu własności cząstek w mechanice kwantowej, zastosowano te założenia też do cząstek kwantowych. Powyższe założenia prowadzą do następujących modeli:

  1. Klasyczny gaz doskonały,

  2. Gaz Fermiego, będący zastosowaniem modelu do fermionów, np. elektronów w metalu

  3. Gaz bozonów, będący zastosowaniem modelu do bozonów, np. fotonów.

28. Hel (He, łac. helium) – pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 2, z grupy helowców (gazów szlachetnych) w układzie okresowym. Jest po wodorze drugim najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem chemicznym we wszechświecie, jednak na Ziemi występuje wyłącznie w śladowych ilościach (4×10−7% w górnych warstwach atmosfery).

Hel na Ziemi występuje głównie w atmosferze (5,2×10−4% obj. w powietrzu), pochodzi głównie z rozpadu jąder promieniotwórczych w naturalnych szeregach promieniotwórczych. W litosferze hel występuje również w niektórych złożach gazu ziemnego. W gazach występujących w Stanach Zjednoczonych dochodzi do 1%, w gazach występujących w Europie ilość ta jest bardzo mała (z wyjątkiem Polski – do 3%). Praktycznie cały hel, który mógł pierwotnie istnieć na Ziemi, nie mogąc związać się z żadnym innym pierwiastkiem, jako bardzo lekki opuścił atmosferę Ziemi.

29. Termin nadprzewodniki wysokotemperaturowe został użyty do określenia nowej rodziny materiałów ceramicznych o strukturze perowskitu odkrytych przez Johannesa G. Bednorza i K. A. Müllera w 1986 roku za odkrycie których otrzymali oni Nagrodę Nobla. Odkryli oni nadprzewodnictwo wysokotemperaturowe w związkach (zwanych krócej w literaturze związkami Ba-La-Cu-O lub po postu LBCO), które występowało w temperaturze 35 K, nieco powyżej granicy, którą teoria BCS określała jako temperaturową granicę nadprzewodnictwa.

nadprzewodniki niskotemperaturowe, o temperaturze przejścia w

stan nadprzewodnictwa poniżej temperatury

ciekłego azotu

(77 K),

–

Nadprzewodniki wysokotemperaturowe, o temperaturze przejścia w

stan nadprzewodnictwa powyżej temperatury ciekłego azotu.

Niegdyś nazywano tak ceramiczne półprzewodniki tlenkowe, ale

wobec odkrywania nowych grup materiałów nadprzewodzących taka

konwencja przestała być używana.

Wzór na prędkość (postać skalarna)

Podstawowy wzór na prędkość

zapis skrócony:

Prędkość w podstawowej postaci jest wielkością dość łatwą do wyliczenia. Wystarczy przebywaną przez obiekt drogę podzielić przez czas w jakim została ona przebyta. 

Przykład użycia definicji prędkości:

Droga w ruchu jednostajnym i jednostajnie zmiennym

Wzór Uwagi Odnośniki do rozdziałów

Ruch jednostajny
S = v ∙ t Podstawowa postać wynikająca z definicji prędkości Droga w ruchu jednostajnym

Energia kinetyczna

Energia kinetyczna ciała równa jest pracy, jaką należy wykonać, by to ciało rozpędzić od prędkości 0 (względem przyjętego układu odniesienia) do danej prędkości. Wyraża się wzorem:

m - masa ciała

v - prędkość ciała

Jednostką energii jest 1 dżul .

Energia potencjalna

Energia potencjalna grawitacyjna (w praktyce po prostu energia potencjalna) jest związana z położeniem ciała o masie większej od zera w uproszczonym modelu pola grawitacyjnego Ziemi. Energia ta jest równa pracy, jaką należy wykonać, aby podnieść ciało z poziomu 0 na wysokość h:

m - masa ciała

g - przyspieszenie grawitacyjne

h - wysokość, na jakiej znajduje się ciało mierzona względem przyjętego układu odniesienia

Jednostką energii jest 1 dżul .

Energia mechaniczna

Energia mechaniczna ciała jest sumą jego energii kinetycznej i potencjalnej:

Zasada zachowania energii mechanicznej

W układzie odizolowanym, czyli takim, w którym nie ma wymiany energii z otoczeniem, suma energii kinetycznej i potencjalnej jest stała:

  1. Iloczyn skalarny dwóch wektorów

Jest liczbą skalarem równą iloczynowi wartości bezwglednych (długości ) tych wektorów pomnożonych przez COS kata miedzy nimi

A= 2i+ 3j+k

7. Ruch nie jednostajnie zmienny

I zasada dynamiki (zasada bezwładności)

I zasada dynamiki
W inercjalnym układzie odniesienia, jeśli na ciało nie działa żadna siła lub siły działające równoważą się, to ciało pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym.

Każde ciało trwa w swym stanie spoczynku lub ruchu prostoliniowego jednostajnego, jeżeli siły przyłożone nie zmuszą ciała do zmiany tego stanu.

O takim ruchu mówimy czasem jako o ruchu swobodnym.

Wybierzmy ciało spełniające założenia pierwszej zasady dynamiki i przypiszmy mu pewien układ odniesienia. Każde ciało, na które też nie działa żadna siła, będzie w tym układzie odniesienia również spoczywało lub poruszało się po linii prostej ruchem jednostajnym. Każdemu takiemu ciału również można przypisać pewien nowy układ odniesienia. Układy te będą względem siebie spoczywały lub poruszały się ruchem jednostajnym prostoliniowym. Takie układy odniesienia nazywamy układami inercjalnymi.

Dlatego pierwsza zasada dynamiki jest traktowana jako postulat istnienia inercjalnego układu odniesienia i jest formułowana:

Istnieje układ odniesienia, w którym ciało nie podlegające oddziaływaniom zewnętrznym spoczywa lub porusza się po prostej ze stałą prędkością.

Jeżeli istnieje jeden inercjalny układ odniesienia, to istnieje ich nieskończenie wiele. Układy inercjalne spoczywają lub poruszają się względem siebie po linii prostej ze stałą prędkością.

Wyżej opisany sposób zamiany opisu ruchu z jednego układu odniesienia do innego w mechanice klasycznej nazywany jest transformacją Galileusza.

Bezwładność ciał jest to zdolność ciał do przeciwstawiania się wszelkim zmianom ruchu. Miarą bezwładności ciała jest jego masa.

II zasada dynamiki

W inercjalnym układzie odniesienia jeśli siły działające na ciało nie równoważą się (czyli wypadkowa sił  jest różna od zera), to ciało porusza się z przyspieszeniem wprost proporcjonalnym do siły wypadkowej, a odwrotnie proporcjonalnym do masy ciała.

Współczynnik proporcjonalności jest równy odwrotności masy ciała:

Zmiana ruchu jest proporcjonalna do przyłożonej siły poruszającej i odbywa się w kierunku prostej, wzdłuż której siła jest przyłożona.

W wersji zwanej uogólnioną (uogólniona druga zasada dynamiki) zasada ta obowiązuje również dla ciała o zmiennej masie np. wmechanice relatywistycznej:

Zmiana pędu ciała jest proporcjonalna do działającej siły wypadkowej.

Przy prędkościach, w których nie występują efekty relatywistyczne, czyli dla prędkości znacznie mniejszych od prędkości światła, zasadę tę można wyrazić w wersji uproszczonej (ta wersja funkcjonuje na wstępnych etapach nauczania fizyki i jest stosowana powszechnie do obliczeń):

Przyspieszenie, z jakim porusza się ciało, jest proporcjonalne do działającej siły, a odwrotność masy jest współczynnikiem proporcjonalności. Kierunek i zwrot przyspieszenia jest zgodny z kierunkiem i zwrotem siły.

III zasada dynamiki (zasada akcji i reakcji)

III zasada dynamiki
Oddziaływania ciał są zawsze wzajemne. W inercjalnym układzie odniesienia siły wzajemnego oddziaływania dwóch ciał mają takie same wartości, taki sam kierunek, przeciwne zwroty i różne punkty przyłożenia (każda działa na inne ciało).

Jeśli ciało A działa na ciało B siłą F (akcja), to ciało B działa na ciało A siłą (reakcja) o takiej samej wartości i kierunku, lecz o przeciwnym zwrocie.

W wersji skróconej:

Każdej akcji towarzyszy reakcja równa co do wartości i kierunku, lecz przeciwnie zwrócona.

Lecz należy pamiętać, że te siły się nie równoważą (gdyż działają na różne ciała).

Względem każdego działania istnieje przeciwdziałanie zwrócone przeciwnie i równe, to jest wzajemne działania dwóch ciał są zawsze równe i zwrócone przeciwnie.

III Zasada dynamiki, słuszna tylko w mechanice nierelatywistycznej, zwana jest zasadą akcji i reakcji. Zasada ta zakłada, że oddziaływania rozchodzą się w przestrzeni z nieskończoną prędkością. Doświadczenia wskazują, że wszystkie oddziaływania rozchodzą się ze skończoną prędkością nieprzewyższającą prędkości światła.

W zasadach dynamiki

Zasady dynamiki można również zapisać dla wielkości kątowych w ruchu obrotowym, ale prosta analogia ma miejsce tylko w przypadkach, gdy oś obrotu nie zmienia kierunku (ustalona oś, toczenie prostoliniowe). Zasady te mogą być stosowane w układach nieinercjalnych po uwzględnieniu sił bezwładności.


Wyszukiwarka