1. JEDNOSTKI I WZORCE WIELKOŚCI FIZYCZNYCH Aby móc dokonać pomiaru danej wielkości fizycznej, należy określić jednostkę tej wielkości. Jednostki definiowane są za pomocą wzorca lub przez sprecyzowanie sposobu ich pomiaru. W celu uniknięcia dowolności w wyborze jednostek, a więc umożliwienia porównywania wyników pomiarów, definicje jednostek fizycznych zostały określone w umowach międzynarodowych. W większości krajów (w tym również w Polsce) obowiązują jednostki układu międzynarodowego SI (System International).

Jedn. podst. układu SI. (odległość)Metr jest to odległość, jaką przebywa światło w próżni w czasie 1/299792458s. (czas)Sekunda jest definiowana jako 9192631770 okresów promieniowania elektromagnetycznego emitowanego

podczas przejścia elektronu między jednoznacznie określonymi poziomami energetycznymi atomu cezu 133.

(masa) Wzorcem kilograma jest cylinder wykonany ze stopu platyny i irydu,

przechowywany w Międzynarodowym Biurze Miar i Wag w pobliżu Paryża.

(temp) Kelwin jest definiowany jako 1/273,16 część temperatury termodynamicznej punktu potrójnego wody. (nat. prądu) Amper jest zdefiniowany jako natężenie prądu płynącego w dwóch długich, równoległych

przewodnikach, odległych o 1m, znajdujących się w próżni, powodującego powstanie siły oddziaływania

magnetycznego między tymi przewodnikami wynoszącej 2·10-7N na każdy metr ich długości.

(nat. źródła św.) Natężenie promieniowania o częstotliwości 540·1012Hz, emitowanego przez źródło jest równe jednej

kandeli, jeżeli moc 1/683W jest wypromieniowana w kąt bryłowy równy jednemu steradianowi.

2. PODSTAWOWE RODZAJE ODDZIAŁYWAŃ W PRZYRODZIE

*oddziaływanie grawitacyjne ( grawiton – cząstka hipotetyczna) (zasięg oddziaływania- ns){ sprzężenia oddziaływań ˜10 − 38}

*oddziaływanie słabe ( bozon W ±, bozon Z ) (˜10 − 18 m) {˜10 − 5}

*oddziaływanie elektromagnetyczne ( foton ) (ns) {˜10 − 2}

*oddziaływanie silne ( gluony ) (˜10 − 15 m){~1}

Grawitacja - występuje między każdymi ciałami posiadającymi masę. Opisywane jest prawem powszechnego ciążenia podanym przez Newtona. Jest to najsłabsze znane oddziaływanie. Elektromagnetyzm - odpowiada za siły działające między naładowanymi cząstkami - ładunkami dodatnimi i ujemnymi. Jednoimienne się odpychają, różnoimienne przyciągają. Oddziaływanie to odpowiedzialne jest za siły kontrolujące strukturę atomową, reakcje chemiczne i wszystkie zjawiska elektromagnetyczne.  Oddziaływanie silne - jest około 100 razy silniejsze od oddziaływania elektromagnetycznego. Działa tylko na niewielkie odległości rzędu 10-15m działa między kwarkami.. Zasięg działania tych cząstek wynosi zaledwie 10-18 m.

 Oddziaływanie słabe - jest około 1010 słabsze od oddziaływania elektromagnetycznego i działa na bardzo małe odległości rzędu 10-18m. W oddziaływaniach słabych uczestniczą wszystkie cząstki z wyjątkiem fotonu (i ewentualnie jeśli istnieje grawitonu). Zasięg działania tych cząstek wynosi zaledwie 10-18m.

3. PRĘDKOŚĆ I PRZYSPIESZENIE W RUCHU PROSTOLINIOWYM

Ruch jednostajny prostoliniowy jest to ruch, w którym torem jest linia prosta, zaś przebyta droga jest proporcjonalna do czasu, w którym tę drogę przebyto.
Stosunek drogi przebytej przez ciało do czasu, w jakim ciało tę drogę przebyło nazywamy prędkością. Prędkość wyrażamy wzorem:
v = s / t Prędkość v jest wielkością wektorową (podobnie jak przyspieszenie w ruchu zmiennym). Oznacza to, że do jej opisu potrzebna jest nie jedna, ale trzy wielkości: wartość (zwana też szybkością bądź chyżością, wyrażana często w metrach na sekundę lub kilometrach na godzinę), kierunek (określa kształt i położenie trajektorię ruchu), zwrot (informuje, czy w danym układzie współrzędnych prędkość maleje, czy rośnie) oraz dodatkowo tzw. punkt przyłożenia (definiowany często jako miejsce, do którego odnosi się rozważany wektor, np. środek ciała ruchomego.)

Przyspieszenie – wektorowa wielkość fizyczna wyrażająca zmianę wektora prędkości w czasie.

Przyspieszenie definiuje się jako pochodną prędkości po czasie, czyli jest szybkością zmiany prędkości. Jeśli przyspieszenie styczne jest skierowane przeciwnie do zwrotu prędkości ruchu, to wartość prędkości w tym ruchu maleje a przyspieszenie to jest nazywane opóźnieniem.

4. SPADEK SWOBODNY I RZUT PIONOWY

W spadku swobodnym mamy do czynienia z lotem ciała zrzuconego z pewnej wysokości H0 nad poziomem uznanym umownie z poziom zerowy. Ciało puszczone zostaje poddane działaniu grawitacji i zaczyna przyspieszać. Przyspieszenie tego ruchu jest stałe i wynosi g (średnia wartość g na Ziemi wynosi 9,81 m/s2) . Dzięki działaniu tego przyspieszenia prędkość rośnie jednostajnie (czyli co sekundę o tyle samo - na Ziemi o 9,81 m/s). Droga o jaką spada ciało rośnie jeszcze szybciej niż prędkość - w czasie gdy prędkość wzrasta 2 razy, droga wzrasta aż 4 razy. Rzut pionowy - ruch w polu grawitacyjnym Ziemi z prędkością początkową skierowaną pionowo do góry oraz przyjętymi przybliżeniami. pomija się opory ruchu,

prędkość rzutu jest na tyle mała, że osiągnięta wysokość jest znacznie mniejsza od promienia ziemi (co pozwala na przyjęcie założenia, że pole grawitacyjne jest jednorodne),

Rzut pionowy jest szczególnym przypadkiem rzutu ukośnego, ponieważ sinus z 90° ma wartość 1.

5.RZUT UKOŚNY 

W rzucie ukośnym mamy do czynienia z lotem ciała wyrzuconego z poziomu zerowego (y0 = 0). Ciału jest nadawana prędkość o wartości v0, skierowana pod kątem α do poziomu. Ciało porusza się łukiem, by po pewnym czasie opaść na ziemię.

6. ZASADY DYNAMIKI NEWTONA

Pierwsza zasada dynamiki Newtona
Jeżeli na ciało nie działa żadna siła lub siły działające się równoważą, to ciało pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym.
Druga zasada dynamiki Newtona
Jeżeli na ciało działa siła, to porusza się ono ruchem jednostajnie przyspieszonym z przyspieszeniem wprost proporcjonalnym do tej siły i odwrotnie proporcjonalnym do masy ciała.
Trzecia zasada dynamiki Newtona
Jeżeli ciało A działa na ciało B pewną siłą F, to ciało B działa na ciało A siłą o tej samej wartości, takim samym kierunku, ale przeciwnym zwrocie -F.

7. RODZAJE SIŁ Ciężar siła z jaką Ziemia przyciąga ciało -siła ciężkości. Nacisk siła z jaką ciało naciska na podłoże- siła nacisku. Siła reakcji siła, z jaką podłoże oddziaływuje na ciało- reakcja na nacisk. Siła sprężystości  to siła reakcji na działanie sił odkształcających ciało lub na nacisk ciała na podłoże - siła przywracająca stan pierwotny ciała odkształconego lub podłoża. Siła oporu (ośrodka)  to siła przeciwdziałająca ruchowi ciała w ośrodku np. w powietrzu jej wartość zależy od kształtu ciała i jego prędkości, a zwrot siły jest przeciwny do zwrotu prędkości. Jest przyłożona do ciała. Siły tarcia ? siły działające na ciało podczas: Wprawiania ciała w ruch względem podłoża, na które ciało naciska (tarcie statyczne). Podczas ruchu ciała po podłożu, na które naciska (tarcie kinetyczne)

9.ZASADA ZACHOWANIA PĘDU

Jeżeli na jakiś układ ciał nie działają siły (oddziaływania) zewnętrzne, wtedy układ ten ma stały pęd.

Czyli, zapisując to wzorami:

jeżeli F = 0, to p = const

10. ZDERZENIA I RODZAJE ZDERZEŃ Zderzenie całkowicie niesprężyste, zderzenie doskonale nieelastyczne – zderzenie, w którym następuje największa możliwa strata energii kinetycznej, tj. zderzenie, którego produkty mają najmniejszą możliwą energię kinetyczną umożliwiającą im spełnienie zasady zachowania pędu. Przykładem zderzenia niesprężystego może być zderzenie dwóch kulek plasteliny, które się zlepiają, uderzenie pocisku w worek z piaskiem lub zderzenie meteorytu z Ziemią. Zderzenie sprężyste, zderzenie elastyczne – zderzenie, w którym w stanie końcowym mamy te same cząstki (obiekty) co w stanie początkowym i zachowana jest energia kinetyczna. W fizyce zderzenia analizuje się opisując stan ciał przed i po zderzeniu nie wnikając w szczegóły oddziaływania w trakcie zderzenia. Przykładami zderzeń sprężystych mogą być: zderzenia cząsteczek gazu doskonałego, zderzenia elektronów.

11.ZASADA ZACHOWANIA ENERGII empiryczne prawo fizyki, stwierdzające, że w układzie izolowanym suma wszystkich rodzajów energii układu jest stała (nie zmienia się w czasie). W konsekwencji, energia w układzie izolowanym nie może być ani utworzona, ani zniszczona, może jedynie zmienić się forma energii. Tak np. podczas spalania wodoru w tlenie energia chemiczna zmienia się w energię cieplną.

12. 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.

13.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.

Energia kinetyczna ciała obracającego się dookoła osi przechodzącej przez jego środek ciężkości jest równa połowie iloczynu momentu bezwładności tego ciała względem osi obrotu i kwadratu jegoprędkości kątowej. 

14. ZASADA ZACHOWANIA MOMENTU PĘDU 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.

Z zasady zachowania momentu pędu i definicji momentu pędu wynika, że prędkość kątowa ω rośnie, gdy maleje moment bezwładności I.

15.ODDZIAŁYWANIA GRAWITACYJNE jest (zgodnie z obecnym stanem wiedzy) jednym z czterech fundamentalnych oddziaływań występujących w przyrodzie. Podlegają mu wszystkie obiekty posiadające masę, a więc (zgodnie z teorią Einsteina) ienergię. OG odgrywa szczególną rolę w przypadku zjawisk astronomicznych. Prawo Newtona umożliwia opis ruchu planet, gwiazd, a także galaktyk oraz umożliwia wytłumaczenie niektórych procesów związanych z ewolucją gwiazd.

OG jest najsłabszym ze wszystkich znanych oddziaływań, co sprawia, że nie odgrywa ono praktycznie żadnej roli w mikroświecie.

Jak dotąd nie udało się sformułować kwantowej teorii grawitacji. Przypuszcza się, że oddziaływanie to jest przenoszone za pośrednictwem bozonu o nazwie grawiton - jednak nie stwierdzono w sposób doświadczalny jego istnienia. 

16.PIERWSZA I DRUGA PRĘDKOŚĆ KOSMICZNA 

I to najmniejsza pozioma prędkość, jaką należy nadać ciału względem przyciągającego je ciała niebieskiego, aby ciało to poruszało się po zamkniętej orbicie. Z tak określonych warunków wynika, że dla ciała niebieskiego o kształcie kuli, orbita będzie orbitą kołową o promieniu równym promieniowi planety. Ciało staje się wtedy satelitą ciała niebieskiego. II to prędkość, jaką należy nadać obiektowi, aby opuścił na zawsze dane ciało niebieskie, poruszając się dalej ruchem swobodnym, czyli jest to prędkość, jaką trzeba nadać obiektowi na powierzchni tego ciała niebieskiego, aby tor jego ruchu stał się parabolą lub hiperbolą. Obliczamy ją porównując energię obiektu znajdującego się na powierzchni oraz w nieskończoności. Energia w nieskończoności równa jest 0 (zarówno kinetyczna, jak i potencjalna pola grawitacyjnego), zatem na powierzchni sumaryczna energia też musi się równać 0.

17. CO TO JEST GAZ DOSKONAŁY I JAKIE RÓWNANIE OPISUJE JEGO STAN Gaz doskonały – zwany gazem idealnym jest to abstrakcyjny, matematyczny model gazu, spełniający następujące warunki:

brak oddziaływań międzycząsteczkowych z wyjątkiem odpychania w momencie zderzeń cząsteczek,

objętość cząsteczek jest znikoma w stosunku do objętości gazu,

zderzenia cząsteczek są doskonale sprężyste,cząsteczki znajdują się w ciągłym chaotycznym ruchu. Równanie Clapeyrona, równanie stanu gazu doskonałego to równanie stanu opisujące związek pomiędzy temperaturą, ciśnieniem i objętością gazu doskonałego, a w sposób przybliżony opisujący gazy rzeczywiste. Sformułowane zostało w 1834 roku przez Benoîta Clapeyrona. Prawo to można wyrazić wzorem[1][2]:

lub   gdzie[a]:p – ciśnienie v – objętość V - objętość molowa n – liczba moli gazu, będąca miarą liczby jego cząsteczek; n = v/V Ttemperatura (bezwzględna), T [K]  = t [°C] + 273,15 R – uniwersalna stała gazowa: R = NAkB, gdzie: NA – stała Avogadra (liczba Avogadra), kB – stała Boltzmanna, R = 8,314 J/(mol·K) 18. PRAWA GAZOWE +(gaz doskonały)Prawo Boyle’a – Marotte’a Przy założeniu, że ilość moli gazu n=1, a temperatura przemiany nie zmienia się (mówimy, że przemiana gazu jest izotermiczna), ze wzoru Clapeyrona otrzymamy: PV=RT. Jeśli R i T są stałe możemy zapisać:
PV=const lub P1V1=P2V2 Prawo Gay - LussacaPrzemiany gazu dokonujemy przy stałym ciśnieniu P=const (przemiana izobaryczna). Ze wzoru Clapeyrona otrzymamy: PV=RT (stałe przenosimy na prawą stronę), czyli Prawo CharlesaTym razem przemiana gazu następuje bez zmiany objętości, czyli V=const (przemiana izochoryczna). Wzór Clapeyrona dla takiej przemiany można zapisać w postaci: 

19. PIERWSZA I DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI I-jedno z podstawowych praw termodynamiki, jest sformułowaniem zasady zachowania energii dla układów termodynamicznych. Zasada stanowi podsumowanie równoważności ciepła i pracy oraz stałości energii układu izo lowanego. o II – jedno z podstawowych praw termodynamiki, stwierdzające, że w układzie termodynamicznie izolowanym istnieje funkcja stanu, która z biegiem czasu nie maleje.

Funkcja ta zwana jest entropią i oznaczamy ją symbolem . Zmiana  tej funkcji, spełnia więc nierówność , przy czym równość zachodzi wtedy i tylko wtedy, gdy proces jest odwracalny[a].

20. SILNIK I CYKL CARNOTA

obieg termodynamiczny, złożony z dwóch przemian izotermicznych i dwóch przemian adiabatycznych. Cykl Carnota jest obiegiem odwracalnym. Do realizacji cyklu potrzebny jest czynnik termodynamiczny, który może wykonywać pracę i nad którym można wykonać pracę, np. gaz w naczyniu z tłokiem, a także dwa nieograniczone źródła ciepła, jedno jako źródło ciepła (o temperaturze T1) – górne źródło ciepła obiegu, a drugie jako chłodnica (o temperaturze T2) – dolne źródło ciepła obiegu. Silnik taki ma największą teoretyczną sprawność dla danych temperatur źródeł ciepła górnego i dolnego. Sprawność rzeczywistych silników jest także zależna od temperatury dolnego i górnego źródła ciepła ale mniejsza od sprawności cyklu Carnota. Stosunek sprawności silnika do sprawności obiegu Carnota to sprawność egzergetyczna.