Zasady Dynamiki Newtona

I(z.bezwładności)-Jeżeli na ciało nie działa żadna siła lub siły działające równoważą się, to ciało pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnie prostoliniowym ΔF=0→V=0→a=dv/dt=0 V=const

II-Jeżeli siły działające na ciało nie równoważą się, to ciało porusza się z przyspieszeniem wprost proporcjonalnym do siły wpadkowej, a odwrotnie proporcjonalnym do masy ciała. ΔF≠0→V≠0 a=const F=am F,V,a=const

F=ma=mΔV/Δt→FΔt=mΔV

III(z.akcji i reakcji)-Jeśli ciało A działa na ciało B pewną siła, to ciało B działa na ciało A siła o takiej samej wartości i kierunku, lecz o przeciwnym zwrocie i punktach przyłożenia

Zasady dynamiki dla ruchu obrotowego

I-Bryła nie obraca się lub obraca się ruchem jednostajnym obrotowym, gdy nie działają na nie żadne momenty siły lub gdy działające momenty sił równoważą się. M=0 to ω=0

II- Jeżeli na bryłę działa stały moment siły, to bryła porusza się ruchem jednostajnie zmiennym obrotowym

M=const ε=const zmienne M=I ε

I-moment bezwładności bryły przyspieszenie kątowe

III-Jeżeli bryła A działa na bryłę B momentem siły M_AB, to bryła B oddziałowuje na bryłę A momentem siły M_BA , o takim samym kierunku i wartości, lecz o przeciwnym zwrocie.

Zasada zachowania momentu pędu- Jeżeli na bryłę sztywną nie działa moment siły lub działające momenty sił się równoważą, to moment pędu tej bryły pozostaje stały M=Δl/Δt M Δt=Δl l=rmV M=0 Δl=0→l=const

Zasada zachowania energii- Suma wszystkich rodzajów energii w układzie jest stała. Jedynie mogą następować przemiany jednej energii w drugą

Zasady termodynamiki

I-Zmiana energii wewnętrznej układu jest równa sumie pracy wykonanej przez układ bądź nad układem, ciepła dostarczonego lub oddanego przez układ ΔU=w+ΔQ Q↔ΔU↔w

II- We wszystkich procesach zachodzących samorzutnie zmniejsza się stopień uporządkowania układu i jego otoczenia oraz zmniejsza się zdolność układu do wykonania pracy ΔS> ΔQ/T

S-entropia, Q-ciepło, T-temp.

Prawa Keplera

I planety krążą po orbitach eliptycznych,przy czym Słońce znajduje się w jednym z ognisk tych elips.

II Promień wodzący planety w jednakowych odstępach czasu zakresla takie samo pole powierzchni.

III stosunek kwadratu okresu obiegu kazdej planety wokół Słońca i trzeciej potęgi sredniej odległosci tej planety od Słońca jest stały T₁² /R₁³ =T₂²/R₂³=...=Tn²/Rn³

Siła- silę można zdefiniować na 2 sposoby

I-Definicja siły z przyspieszenia(z II zasady dynamiki Newtona)-Siła działająca na ciało o masie m związana z danym oddziaływaniem równa jest iloczynowi masy ciała i przyspieszenia nadawanemu ciału przez to oddziaływanie F=ma

II-Definicja siły z pędu-Siła związana z jakimś oddziaływaniem jest równa szybkości zmiany pędu ciała wywołanej przez to oddziaływanie. F= Δp/Δt

Siły Rzeczywiste

Silne- występują między nukleonami w jądrze, mają bardzo mały zasięg

Elektromagnetyczne-Wiążą elektrony w atom, atom w cząsteczkę, cząsteczkę w ciała makroskopowe, mają daleki zasięg.

Słabe- odpowiedzialne za rozpad cząsteczek elementarnych i rozpad jąder pierwiastków promieniotwórczych.. krotki zasięg

Grawitacyjne- utrzymują ziemię w całości, wiążą słońce i planety w układ słoneczny, a gwiazdy w galaktyki i mają duży zasięg. Siła grawitacji prawo powszechnego ciążenia F=Gm₁*m₂/r2

G- Stała grawitacji(6,67*10^-11 [Nm²kg²])

Siła przyciągania ziemskiego(siła ciężkości) F= G Mz*m/Rz²

Mz- Masa ziemi, Rz- promień ziemi

Siła elektryczna- F=A q₁*q₂/r² A=1/4pi ε_o ε

q_1,q₂=ładunki elektryczne, ε_o ε= przenikalność elektr. próżni i ośrodka, r- odl. między ładunkami.

Siły molekularne, s. sprężyste, tarcia

F=E Δl/loS, F=-kx F=kN

E- moduł Younga, Δl- przyrost długości, lo-dł. początkowa, S-pole przekroju, k- współczynnik proporcjonalności, x-współczynnik nachylenia

FALA- rozchodzenie się drgań wraz z energią w przestrzeni. Rodzaje fal

F .Mechaniczne- rozchodzenie się drgań cząsteczek w ośrodku substancjalnym

F. Elektromagnetyczne- rozchodzenie się drgań wektorów natężeń elektrycznego i magnetycznego w dowolnej przestrzeni.

F. De Broglie'a(fale materii)

F Poprzeczne- mają kierunek drgań prostopadły do kierunku rozchodzenia się

F. Podłużne- drgania odbywają się w kierunku równoległym do kierunku jej rozchodzenia się

Ruch falowy-związany jest z transportem energii przez ośrodek od cząstki do cząstki i ruchem drgającym cząstek dookoła ich położenia równowagi

Prędkość fali- prędkość z jaką rozchodzi się w ośrodku energia v=λf λ=vT

v-prędkość rozchodzenia się fali, λ- długość fali, f- częstotliwość,T- okres.

Właściwości fal:

Dyfrakcja(ugięcie)- zmiana kierunku rozchodzenia się fali na krawędziach przeszkód oraz w ich pobliżu.

Interferencja-nakładanie się fal prowadzące do zwiększenia lub zmniejszenia amplitudy fali wypadkowej.

Dyspersja(rozczepienie)-to zależność prędkości fazowej fal od ich częstotliwości.

Polaryzacja-używany w odniesieniu do fal poprzecznych. Określa dodatkowo kierunek w przestrzeni wzdłuż którego zachodzi drganie

Dualizm korpuskularno -falowy

1)Fotoefekt-polega na wysłaniu elektronów z powierzchni metalu oświetlonych odpowiednim rodzajem promieniowania

a)zewntętrzny- emisja elektronów z pow. Ciał stałych napromieniowanych światłem

b)wewnętrzny- zachodzi gdy pochłonięte fotony powodują zmianę stężenia nośników prądu elektrycznego wewnątrz naświetlonego materiału. Energia kinetyczna fotoelektronów nie zależy od natężenia światła a jedynie od jego częstotliwości. hv=Ek+W

h- stała Planca, v-częstotliwość padającego fotonu, W-praca wyjścia, Ek- maksymalna energia kinetyczna emitowanych elektronów

2)Zjawisko Comptoma- Kwant promieniowania hv pada wzdłuż osi na spoczywający elektron. W wyniku sprężystego zderzenia elektron odrzucony zostaje prędkością pod kątem α względem osi x, a równocześnie tor fotonu odchyla się o kąt β w przeciwną stronę. Foton oddaje przy zderzeniu część swojej energii, a więc po zderzeniu ma mniejszą częstotliwość v a dłuższą fale.

Zwiększenie długości fali rozproszonego fotonu, zwane przesunięciem Comptona, zależy od kąta rozproszenia fotonu zgodnie ze wzorem:

Δλ= λ'-λ=λc(1-cosδ)

Δλ- przesunięcie Comptona, λc- komptonowska długość fali elektronu, δ- kąt rozproszenia fotonu

Transport Ciepła

przewodnictwo- przekazywanie energii od jednej cząstki do drugiej , za pośrednictwem ruchu drgającego tych cząstek. Proces ten trwa dopóki temp ciała nie zostanie wyrównana w całej objętości. ΔQ= λ ΔTΔtS/l

ΔQ-iloć ciepła przepływającego przez ciało, λ -współczynnik przewodnictwa cieplnego, ΔT- różnica temperatur przewodzenia ciepła, Δt- czas przepływu, S-pole przekroju poprzecznego ciała, l- długość ciała.

Konwekcja(unoszenie)- ogrzane ciecze i gazy mają mniejszą gęstość niż zimne, więc wznoszą się do góry. d=m/v=Vo(1+αdt) d-gęstość

Promieniowanie-przekazywanie ciepła w postaci energii promieniowania. Energia cieplna przekształca się w energię promieniowania, przebywa określoną przestrzeń z prędkością światła, aby w innym miejscu przekształcić się całkowicie lub częściowo w energię cieplną

Szkło-bardzo dobry przewodnik ciepła, metal- dobrze przewodzi, drewno-źle przewodzi

Rozpad promieniotwórczości-zdolność jąder atomowych do rozpadu promieniotwórczego, który najczęściej jest związany z emisją cząstek alfa, cząstek beta oraz promieniowania gamma

Rozpad alfa- przemian jądrowa, w której emitowana jest cząstka α(jądro helu) co w wyniku tej reakcji powstające jądro ma liczbę atomową mniejszą o 2 liczbę masową o 4 od rozpadającego się jądra α ^-2_-4 .

Rozpad beta- przemiana nukleonu w inny nukleon. Pod wpływem oddziaływania słabego.

Emisja gamma- przemian jądrowa, podczas której emitowane jest tylko promieniowanie gamma.

Prawo rozpadu promieniotwórczego- określa zmianę w czasie ilości jąder substancji promieniotwórczej na skutek rozpadu promieniotwórczego.

Aktywność promieniotwórcza- liczba jąder atomowych, które uległy rozpadowi w czasie 1s.

Czas połowicznego rozpadu- czas po upływie którego połowa jąder danego pierwiastka ulega rozpadowi(T).

Rozpad naturalny- to zależność określająca szybkość ubywania pierwotnej masy substancji zbudowanej z jednego rodzaju cząstek, która ulega naturalnemu rozpadowi

Wielkości fizyczne:

Jednostka długości: Metr- odległość, jaką pokonuje światło w próżni w czasie (m) s = v · t

J. masy: Kilogramy- Wielkość fizyczna określająca bezwładność i oddziaływanie grawitacyjne na ilość materii i energii zgromadzonej w ciele fizycznym(kg) m= F / a

J. czasu: Sekunda- t = s / v

J. Natężenia: Amper- stosunek wartości ładunku elektrycznego przepływającego przez wyznaczoną powierzchnię do czasu przepływu ładunku(A)

J. Temperatury: Kelwin- miara stopnia nagrzania ciała. Jest związana ze średnią Ek ruchu i drgań wszystkich cząsteczek tworzących dany układ, jest miarą tej energii(K)

J. Liczności materii: Mol- (mol)

J. Natężenia światła: Kandel- wielkość fizyczna mierzona stosunkiem świetlnego emitowanego przez źródło światła i jego elementu w nieskończenie małym stożku do kąta bryłowego tego stożka(cd)

Częstotliwość- ilość drgań w jednostce czasu f=1/T ω=2Π/T= 2Πf

amplituda- największe wychylenie punktu od położenia równowagi

Rozdzielczość- oznacza ilość malutkich punktów, które tworzą widzialny znak w druku. Jej miarą jest dpi. Im więcej dpi, tym ostrzejszy jest obraz,wyższa jakość barw i lepsza jakość druku.

Energia -zasób pracy zmagazynowany w danym ciele lub układzie ciał,który może być zmniejszony lub zwiększony. Całkowita energia mechaniczna ,czyli suma energii kinetycznej i potencjalnej ciał układu jest stała(Zasada zachowania energii)E= E_k+E_p. Wg Einsteina kazda masa ,również spoczywajaca, posiada energię(ped i energia kinetyczna są wtedy równe zeru).Energia spoczynkowa materii wynosi E= mc².

Energia kinetyczna-energia związana z ruchem ciała, jej wartość jest wprost proporcjonalna do masy ciała i kwadratu jego szybkości E=mv² /2

Energia potencjalna-energia ciała umieszczonego w polu potencjalnym, zależy od jego położenia względem drugiego ciała, z którym oddziałuje E=mgh

Moc -stosunek pracy do czasu, w którym ta praca została wykonana P=W/t(1W=1J/1s)

O pracy mówimy, gdy:

-na ciało działa siła,

-podczas działania siły nastąpiło odkształcenie lub przesunięcie ciała, kierunek przesunięcia nie jest prostopadły do kierunku działania siły.

Praca jest procesem przekazywania energii, jest związana ze zmianą energii lub zamianą energii z jednego rodzaju energii na innego rodzaju.

W=F*s (F-siła,s-przesunięcie)-wzór, gdy ciało przemieszcza się po linii prostej

W=F*s*cosα(F- siła,s- przesuniecie, cos kata pomiędzy F a s) Jednostką jest J(praca wykonana siła jednego niutona na drodze ).

Fale akustyczne- są to zaburzenia rozchodzące się w ośrodku sprężystym, polegające na przenoszeniu energii przez drgające cząstki. Zaburzenia te wywołują chwilowe zmiany gęstości ośrodka, wskutek czego powstają chwilowe różnice ciśnień, które stają się źródłem zaburzeń cząstek przyległych. Rezonans akustyczny- zjawisko polegające na wymuszeniu drgań układów mechanicznych pod wpływem działającej na nie fali dźwiękowej o odpowiedniej częstotliwości.

Mikroskop elektronowy- działanie sprowadza się do tego że wiązce elektronów uzyskanej dzięki termo emisji nadaje energię rzędu dziesiątków kilo elektronów i skierowuje ją na niesłychanie cienką warstwę badanego ciała. Dzięki temu elektrony przechodzą przez tę warstwę z małą stratą energii. Podczas tego przenikania ulegają ugięciu. Sterować możemy przy pomocy cewki indukcyjnej

Soczewka to ciało przezroczyste ograniczone dwoma powierzchniami, z których co najmniej jedna jest zakrzywiona(mogą być paraboliczne, kuliste, walcowate). Rozróżnia się dwa typy soczewek: skupiające i rozpraszające. Główna oś optyczna soczewki to linia prosta przechodząca przez środki krzywizn soczewki. Obrazy w soczewkach powstają w wyniku załamania się promieni(w zwierciadłach w wyniku odbicia).

Ogniskowa soczewki to odległość środka soczewki od punktu, w którym skupione zostaną promienie świetlne ,biegnące przed przejściem przez soczewkę równolegle do jej osi. Dla układów ogniskowych wyróżnia się ogniskową przednią f i tylną F f/n=F/N(gdzie n,N- współczynniki załamania światła dla ośrodków odpowiednio przed i poza układem optycznym. Jeśli układ znajduje się w ośrodku jednorodnym to n=N a więc f=F.) Odległość ogniskowa danego układu optycznego określa jego powiększenie. Odwrotnością ogniskowej jest zdolność zbierająca układu optycznego.

Napięcie powierzchniowe- zjawisko występujące na styku powierzchni cieczy z ciałem stałym, gazowym lub inną cieczą. Polega na powstawaniu dodatkowych sił działających na powierzchnię cieczy w sposób kurczący ją(dla powierzchni wypukłej przyciągający do wnętrza cieczy, dla wklęsłej odwrotnie).Miarą napięcia powierzchniowego jest praca, jaką trzeba wykonać, by utworzyć jednostkową powierzchnię cieczy δ=ΔW/ΔS (W- praca potrzebna do utworzenia powierzchni S,S- pole powierzchni)Jednostką jest J/m².

Pole grawitacyjne- pole wytworzone przez obiekty posiadające masę. Określa wielkość i kierunek siły grawitacyjnej działającej na znajdujące się w nim inne obiekty posiadające masę. F(r)=-G*Mn/r²

Ruch drgający harmoniczny- ruch okresowy podczas którego poruszające się ciało zajmuje co pewien czas to samo położenie.

Ruch okresowy -ruch w czasie którego wszystkie charakteryzujące go wielkości przyjmują wartości powtarzające się co pewien przedział czasu(okres)

okres- czas całkowitego obiegu punktu po obwodzie koła, po którym rzut punktu przyjmuje znów to samo położenie T=2Π/ω

Światło to promieniowanie wywołujące u ludzi wrażenia wzrokowe.

Jeżeli promień przechodzi przez granicę dwóch ośrodków następuje zmiana wartości prędkości i kierunku.

Prawo załamania światła- stosunek sinusa kąta padania do sinusa kąta załamania jest dla danych ośrodków stały i równy stosunkowi prędkości fali w ośrodku pierwszym do prędkości fali w ośrodku drugim. Kąty padania i załamania leżą w tej samej płaszczyźnie.

sinα/sinβ=n₂/n₁=v₁/v₂

Współczynnik załamania światła -współczynnik mówiący o v ośrodka spowalniającego przepływ światła.

Całkowite wewnętrzne odbicie -to zjawisko fizyczne zachodzące dla fal występujące na granicy dwóch ośrodków o różnych współczynnikach załamania. polega ono na tym, że światło padające na granicę od strony ośrodka o wyższym współczynniku załamania pod kątem większym niż kąt graniczny nie przechodzi do drugiego ośrodka, lecz ulega całkowitemu odbiciu.

Prawo odbicia- kąt padania jest równy kątowi odbicia α=β