1. Ruch - w fizyce to zmiana położenia ciała odbywająca się w czasie, postrzegana przez obserwatora zwanego układem odniesienia.

Układ odniesienia (fizyka) - punkt lub układ punktów w przestrzeni, względem którego określa się położenie lub zmianę położenia (ruch) wybranego ciała. Wybrany punkt często wskazuje się poprzez wskazanie ciała, z którym związany jest układ współrzędnych.

Wybór układu odniesienia jest koniecznym warunkiem opisu ruchu lub spoczynku. Układ odniesienia można wybrać dowolnie, tak, by wygodnie opisać ruch.

Szczególnie ważne przykłady układów odniesienia:

* układ laboratoryjny - układ, w którym laboratorium jest nieruchome,

* układ środka masy - ruch opisujemy tak jakby środek masy opisywanych ciał spoczywał,

* Ziemia - w pewnych sytuacjach, gdy obszar, w którym porusza się opisywane ciało jest wystarczająco mały, można założyć, że Ziemia jest płaska i nieruchoma, np. lot pocisku karabinowego, upadek kamienia, jadący samochód.

2. Parametry opisujące ruch:

* przemieszczenie (zmiana położenia) - różnica między położeniem końcowym a początkowym,

* tor - linia, po której porusza się ciało:

o w ruchu prostoliniowym torem jest linia prosta,

o w ruchu krzywoliniowym torem jest linia krzywa,

* droga - długość odcinka toru,

* czas - różnica, między chwilą końcową a początkową ruchu.

3. Ruchy klasyfikuje się określając tor ruchu oraz zmiany wartości prędkości.

Podział ze względu na toru ruchu:

* prostoliniowy (poruszanie się po linii prostej),

* krzywoliniowy (poruszanie się po linii krzywej),

o po okręgu - rozpatrywany jako najprostszy przypadek ruchu krzywoliniowego,

o po elipsie - ruch w polu sił centralnych,

o po paraboli - ruch w polu jednorodnym,

o inne (powyższe są najpopularniejsze).

Podział ze względu na wartości prędkości:

* jednostajny - prędkość nie zmienia się,

* zmienny - prędkość zmienia się,

o jednostajnie zmienny - zmiany prędkości są jednakowe w jednakowych przedziałach czasu,

+ przyspieszony - prędkość zwiększa się,

+ opóźniony - prędkość maleje,

o niejednostajnie zmienny.

4. 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),

5. Rzut poziomy - ruch w jednorodnym polu grawitacyjnym z prędkością początkową prostopadłą do pola. Odpowiada ruchowi ciała rzuconego poziomo, z pewnej wysokości, przy przybliżeniu braku oporu ruchu i prędkości znacznie mniejszej od I prędkości kosmicznej. Torem ruchu jest parabola o wierzchołku w punkcie rzutu.

6. Rzut ukośny - ruch w jednorodnym polu grawitacyjnym z prędkością początkową o kierunku ukośnym do kierunku pola. Ruch ten odpowiada ruchowi ciała rzuconego pod kątem do poziomu. Za rzut ukośny uznaje się też ruch ciała w kierunku ukośnym do jednorodnego pola elektrycznego.

7. Ruch jednostajny krzywoliniowy - ruch odbywający się ze stałą wartością prędkości liniowej po dowolnej krzywej. Szczególnym przypadkiem ruchu jednostajnego krzywoliniowego jest ruch jednostajny po okręgu.

8. Ruch po okręgu jest przykładem ruchu zachodzącego w dwóch wymiarach. Przy czym (oczywiście)

torem ruchu po okręgu jest okrąg. Ruch ten zazwyczaj znacznie bardziej skomplikowany do opisania od ruchu prostoliniowego, m.in. dlatego, że mamy tu do czynienia ze składową przyspieszenia działającą prostopadle do kierunku ruchu.

9,10,11. Siła działająca na ciało o masie m związana z danym oddziaływaniem równa jest iloczynowi masy ciała i przyspieszenia nadawanemu ciału przez to oddziaływanie

F = m∙a

• układy, w których brak sił (lub ich równowaga) implikuje brak przyspieszenia ciała (układy inercjalne)

• układy, w których mimo braku sił zewnętrznych, ciało może poruszać się ruchem przyspieszonym. Układy tego rodzaju nazywane są układami nieinercjalnymi, czyli układami, w których pojawiają się szczególny rodzaj sił - siły bezwładności.

I zasada dynamiki

Jeżeli na ciało nie działają siły zewnętrzne, lub działające siły równoważą się, to ciało pozostaje w spoczynku, lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym. 

II zasada dynamiki

Przyspieszenie jakie nadaje niezrównoważona siła F ciału o masie m jest wprost proporcjonalne do tej siły, a odwrotnie proporcjonalne do masy ciała.

III zasada dynamiki

Jeżeli ciało A działa na ciało B siłą FAB, to ciało B działa na ciało A siłą FBA, o takim samym kierunku i wartości jak FAB, ale przeciwnym zwrocie.

12. Prawo równi: Ciało poruszające się bez tarcia po równi pochyłej doznaje przyspieszenia w kierunku nachylenia równi, proporcjonalnego do iloczynu przyspieszenia i sinusa kąta nachylenia równi.

Tarcie jest siłą, która przeciwstawia się ruchowi obiektów. Inaczej mówiąc siła ta jest zawsze skierowana przeciwnie do prędkości.

13. Pęd definiujemy jako iloczyn masy i prędkości ciała.

Pęd jest wielkością wektorową.
Kierunek i zwrot wektora pędu jest taki sam jak kierunek i zwrot wektora prędkości.

Popęd ciała jest równy zmianie pędu

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

14. Jako podstawę do wprowadzenia pojęcia energii przyjmuje się zazwyczaj wielkość zwaną pracą. Zdefiniowana jest ona tak (wersja uproszczona):

Praca = Siła · Przesunięcie

Co można zapisać wzorem literowym

W = F ·s

Znaczenie symboli: F - siła, s - przesunięcie, W - praca

Praca = Siła · Przesunięcie w kierunku siły

Moc jest wielkością fizyczną określającą pracę wykonaną w jednostce czasu przez układ fizyczny. Z definicji moc chwilową określa wzór:

15. Wartość energii kinetycznej jest równa pracy, jaką trzeba włożyć, aby rozpędzić ciało.

Znaczenie symboli:
v - prędkość ciała
m - masa ciała

16. Zderzenie sprężyste, zderzenie elastyczne, jest to zderzenie, w którym w stanie końcowym mamy te same cząstki (obiekty) co w stanie początkowym i zachowana jest energia kinetyczna.

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.

17. W układach nieinercjalnych...

Bo z kolei w układach nieinercjalnych możemy mieć ruch przyspieszony jakiegoś ciała bez działania sił, lub ciało może być w spoczynku, choć działa na niego niezrównoważona siła.

18. Przykłady siły bezwładności

Siły bezwładności pojawiają się w różnych sytuacjach. Oto przykłady:

Siła bezwładności podczas ruszania pojazdu - gdy samochód rusza do przodu siła bezwładności wciska pasażerów w fotel

Siła bezwładności podczas hamowania pojazdu - gdy samochód (lub inny pojazd) nagle hamuje, wtedy siła bezwładności rzuca pasażerem do przodu

Siła odśrodkowa - gdy siedzimy na wirującej karuzeli siła bezwładności (nazywana w tym przypadku "siłą odśrodkową") wypycha nas i przedmioty przez nas trzymane na zewnątrz okręgu.

Siła Coriolisa - siła ta jest nieco podobna do siły odśrodkowej i pojawia się, gdy opisujemy ruch ciała z poziomu obracającego się układu odniesienia

19.

20. Pierwsze prawo Keplera stwierdza, że każda planeta Układu Słonecznego porusza się wokół Słońca po elipsie, w której jednym z ognisk jest Słońce.

Drugie prawo Keplera mówi, że w równych jednostkach czasu, promień wodzący planety poprowadzony od Słońca zakreśla równe pola. Wynika stąd, że w peryhelium (w pobliżu Słońca), planeta porusza się szybciej niż w aphelium (daleko od Słońca).

Trzecie prawo Keplera głosi, że stosunek kwadratu okresu obiegu planety wokół Słońca do sześcianu średniej arytmetycznej największego i najmniejszego oddalenia od Słońca jest stały dla wszystkich planet w Układzie Słonecznym.

21. Prawo powszechnego ciążenia głosi, że:

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.

Masa ciężka (grawitacyjna) to własność fizyczna ciała objawiająca się w oddziaływaniach grawitacyjnych. Wielkość ta pochodzi z prawa powszechnego ciążenia:

Masa bezwładna to własność fizyczna ciała objawiająca się w oddziaływaniach dynamicznych. Wielkość ta - oznaczana symbolem m - pochodzi z drugiej zasady dynamiki:

22. Pole grawitacyjne to pole wytwarzane przez obiekty posiadające masę. Określa wielkość i kierunek siły grawitacyjnej działającej na znajdujące się w nim inne obiekty posiadające masę. Podstawową teorią opisującą pole grawitacyjne i jego związek z cechami przestrzeni jest ogólna teoria względności, stworzona przez Alberta Einsteina.

Natężeniem pola grawitacyjnego nazywamy stosunek siły grawitacyjnej działającej na ciało, do masy tego ciała. Natężenie pola grawitacyjnego jest polem wektorowym, które podlega prawu Gaussa:

Przyspieszenie grawitacyjne to przyspieszenie ciał wynikające z przyciągania grawitacyjnego. W warunkach spadku swobodnego ciał jest ono po prostu przyspieszeniem ich ruchu. W sytuacji statycznej, np ciała spoczywającego na poziomej powierzchni, przyspieszenie grawitacyjne odpowiada za mierzony ciężar.

23. Różnica między przyspieszeniem grawitacyjnym obracającej się planety, mierzonym na równiku i biegunach wynika z wkładu siły odśrodkowej do pomiarów przeprowadzanych na równiku, a także ze spłaszczenia biegunowego wywołanego rotacją.

Ciężar, siła ciężkości - siła z jaką Ziemia lub inne ciało niebieskie przyciąga dane ciało. Ciężar jest wypadkową sił przyciągania, grawitacyjnego i siły odśrodkowej wynikającej z ruchu obrotowego określonego ciała niebieskiego.

24.

25. Z powstawaniem energii w elektrowni pracę można związać na dwa sposoby:

- jest to praca, jaką oddaje nam woda spadając z wysokości S,

- lub praca, którą trzeba włożyć w wyniesienie jej na wysokość S

Dokładna równość tych dwóch rodzajów pracy zachodzi dopiero po odliczeniu ubytków energii związanych z pokonywaniem sił tarcia.

Ogólnie pracę można rozumieć jako mechaniczna metoda zmiany energii. Można by to zapisać wzorem:

ΔE = W

- Zmiana energii układu jest równa pracy jaką wykonują siły "nad" tym układem.

W polu grawitacyjnym

Źródłem pola grawitacyjnego jest obiekt posiadający masę. Jeżeli oddalamy się od niego siła przyciągania słabnie. Oznacza to, że jej wartość zmienia się w funkcji odległości. Przyjęto, że poziom odniesienia dla energii potencjalnej pola grawitacyjnego to nieskończoność.

Pole potencjalne to takie, dla którego ilość energii koniecznej do przemieszczenia ciała z jednego punktu do drugiego nie zależy od drogi. Pole potencjalne jest zwykłe opisane poprzez wektor siły określony dla każdego punktu przez funkcję wektorową.

26. Stała grawitacji (oznaczenie: G lub γ) - stała fizyczna służąca do opisu pola grawitacyjnego, wyznaczył ją Henry Cavendish. Obecnie używana wartość została opublikowana w 2002 roku przez Komitet Danych dla Nauki i Techniki (CODATA) i wynosi:

27. W dowolnym ruchu przebiegającym bez tarcia (i innych strat energii) energia mechaniczna układu izolowanego jest stała.

Emechaniczna = const

Jeśli przyjrzymy się wzorowi na energię mechaniczną:

Emechaniczna = Epotencjalna + Ekinetyczna

To ze stałości energii mechanicznej wyniknie nam, że:

Epotencjalna + Ekinetyczna = const

28.

I prędkość kosmiczna to prędkość, jaką należy nadać obiektowi, aby mógł on orbitować wokół Ziemi lub innego ciała kosmicznego

II prędkość kosmiczna to prędkość, jaką należy nadać obiektowi, aby wyrwał się z grawitacji danego ciała kosmicznego

Prędkość(III) ta przy powierzchni Ziemi wynosi ok. 42 km/s, lecz wobec jej ruchu obiegowego wokół Słońca wystarczy przy starcie z jej powierzchni w kierunku zgodnym z tym ruchem nadać obiektowi prędkość 16,7 km/s, by opuścił on Układ Słoneczny.

30.Bryła sztywna (inaczej: ciało sztywne, ciało rozciągłe) - pojęcie używane w fizyce oznaczające ciało, którego elementy (części, punkty) nie mogą się względem siebie przemieszczać. Jest to idealizacja ciał fizycznych, obiekty w których uwzględnia się możliwe zmiany położeń ich punktów względem siebie, określa się mianem ośrodków ciągłych. Bryła sztywna w ogólnym przypadku posiada sześć stopni swobody.

31. Moment siły (moment obrotowy) -
siły
względem punktu O jest iloczyn wektorowy promienia wodzącego
, o początku w punkcie O i końcu w punkcie przyłożenia siły oraz siły
:

Moment bezwładności to miara bezwładności ciała w ruchu obrotowym. Im większy moment, tym trudniej zmienić ruch obrotowy ciała, np. rozkręcić dane ciało lub zmniejszyć jego prędkość obrotową.

Moment pędu (inaczej kręt) wielkość fizyczna opisująca ruch ciała, zwłaszcza ruch obrotowy.

32. Zasada zachowania momentu pędu mówi, że dla dowolnego izolowanego układu punktów materialnych całkowita suma ich momentów pędu jest stała.

33. Podstawowym prawem opisującym ruch bryły sztywnej jest druga zasada dynamiki ruchu obrotowego:

Jeżeli obrót odbywa się względem osi stałej lub sztywnej wówczas druga zasada dynamiki dla ruchu obrotowego może być napisana w następujący sposób:

34.

35. Albert Einstein oparł swe rozumowanie na dwóch postulatach:

* Zasadzie względności

Zasada głosząca, że prawa fizyki są jednakowe we wszystkich układach inercjalnych — musi obowiązywać dla wszystkich praw zarówno mechaniki jak i elektrodynamiki.

* Niezmienność prędkości światła

Prędkość światła w próżni jest taka sama dla wszystkich obserwatorów, taka sama we wszystkich kierunkach i nie zależy od prędkości źródła światła.

36.

37. Transformacja Lorentza - przekształcenie liniowe przestrzeni Minkowskiego zachowujące odległości. Odpowiada ono obrotowi w przestrzeni euklidesowej; cechą charakterystyczną niezmienniczość przekształcenia ze względu na prędkość światła.

W fizyce, transformacje Lorentza opisują zależności między współrzędnymi i czasem tego samego zdarzenia w dwóch inercjalnych układach odniesienia wg szczególnej teorii względności. Wg klasycznej mechaniki, zależność między czasem i współrzędnymi opisują transformacje Galileusza.

38. Dylatacja czasu jest to zjawisko różnic w pomiarze czasu dokonywanym równolegle w dwóch różnych układach współrzędnych, z których jeden przemieszcza się względem drugiego. Zjawisko przewidziane w szczególnej teorii względności Alberta Einsteina i następnie potwierdzone doświadczalnie.

39. Skrócenie długości w pewnym stopniu częściowo wynika z faktu spowolnienia czasu. Jeśli gdzieś odległość między punktami będziemy mierzyć czasem lotu promienia świetlnego, to krótszy czas lotu, w innym układzie odniesienia, automatycznie będzie odpowiadał mniejszej odległości.

40.

41. Prawdopodobnie najsłynniejszą implikacją szczególnej teorii względności jest wniosek, że energia i masa, które jak wcześniej uważano, są całkowicie odseparowanymi od siebie wielkościami, są w pewnym sensie tożsame, gdyż można je przekształcać jedne w drugie zgodnie ze słynnym równaniem:

E = m₀c²

42. Ruch harmoniczny drgania opisane funkcją harmoniczną (sinusoidalną), jest to najprostszy w opisie matematycznym rodzaj drgań.

Ruch harmoniczny jest często spotykanym rodzajem drgań, wiele rodzajów jest w przybliżeniu harmoniczna. Każde drganie można przedstawić jako sumę drgań harmonicznych. Przekształceniem umożliwiającym rozkład ruchu drgającego na drgania harmoniczne jest transformacja Fouriera.

Częstość kołową ω₀ wiąże z Okresem drgań T związek:

,

częstotliwość drgań ν natomiast wynosi

43. Wahadło matematyczne

Punkt materialny zawieszony na nierozciągliwej i nieważkiej nici. Jest to idealizacja wahadła fizycznego.

Ważną cechą wahadła fizycznego i matematycznego jest stałość okresu drgań dla niewielkich wychyleń wahadła.

Wahadło fizyczne

Bryła sztywna mogąca wykonywać obroty dookoła poziomej osi przechodzącej ponad środkiem ciężkości tej bryły.

Wzór na okres drgań wahadła fizycznego dla małych wychyleń:

Przez analogię do wahadła matematycznego wzór ten zapisuje się jako:

,

wprowadzając wielkość długość zredukowana wahadła l₀

44. Energia potencjalna dla siły proporcjonalnej do wychylenia.

Ciało drgajace ma maksymalną prędkość gdy przechodzi przez położenie równowagi i ma ona wartość:

v0 = x0ω

45. Rezonans - zjawisko fizyczne zachodzące dla drgań wymuszonych, objawiające się pochłanianiem energii poprzez wykonywanie drgań o dużej amplitudzie przez układ drgający dla określonych częstotliwości drgań.

46,47. Fala to zaburzenie, które się rozprzestrzenia w ośrodku lub przestrzeni. Fale przenoszą energię z jednego miejsca do drugiego bez transportu jakiejkolwiek materii. W przypadku fal mechanicznych cząsteczki ośrodka, w którym rozchodzi się fala, oscylują wokół położenia równowagi.

Dyfrakcja to zjawisko fizyczne zmiany kierunku rozchodzenia się fali na krawędziach przeszkód oraz w ich pobliżu. Zjawisko zachodzi dla wszystkich wielkości przeszkód, ale wyraźnie jest obserwowane dla przeszkód o rozmiarach porównywalnych z długością fali.

Interferencja to zjawisko nakładania się fal prowadzące do zwiększania lub zmniejszania amplitudy fali wypadkowej. Interferencja zachodzi dla wszystkich rodzajów fal, we wszystkich ośrodkach, w których mogą rozchodzić się dane fale.

Polaryzacja to własność fali poprzecznej (np. światła). Fala spolaryzowana oscyluje tylko w pewnym wybranym kierunku. Fala niespolaryzowana oscyluje we wszystkich kierunkach jednakowo. Fala niespolaryzowana może być traktowana jako złożenie wielu fal drgających w różnych kierunkach.

48. Zasada zachowania ładunku - W izolowanym układzie ciał całkowity ładunek elektryczny, czyli suma algebraiczna ładunków dodatnich i ujemnych nie ulega zmianie.

Elektryzowanie polega na pocieraniu jednego ciała o drugie, następuje także w wyniku zetknięcia początkowo nie naelektryzowanych ciał i rozdzielenie ich, występuje także podczas uderzenia kropli cieczy na ciało stałe.

Potarta suknem laska ebonitowa elektryzuje się ujemnie a sukno dodatnio. Laska szklana zaś potarta jedwabiem elektryzuje się dodatnio a jedwab ujemnie.

49. Prawo Coulomba głosi, że siła wzajemnego oddziaływania dwóch punktowych ładunków elektrycznych jest wprost proporcjonalna do iloczynu tych ładunków i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między ich środkami. Jest to podstawowe prawo elektrostatyki. Prawo to można przedstawić za pomocą wzoru:

Elektryczność (z gr.) to zdolność określonych cząstek subatomowych (na przykład elektronów i protonów) do wiązania się z polem elektromagnetycznym i istnieniem między nimi sił przyciągających i odpychających. Elektryczność daje energię jednej z czterech podstawowych sił natury i jest własnością magazynowania energii przez materię. W tym znaczeniu "ładunek elektryczny", "wartość ładunku" i "ilość elektryczności" mogą być używane zamiennie.

W przenośni i języku potocznym wyraz elektryczność oznacza także prąd elektryczny lub energię elektryczną.

50. Pole elektryczne - pole fizyczne, stan przestrzeni w której na ładunek elektryczny działa siła. Pole to opisuje się przez natężenie pola elektrycznego lub potencjał elektryczny.

Koncepcję oddziaływania ładunków elektrycznych poprzez pole elektryczne wprowadził Michael Faraday.

Natężenie pola elektrycznego jest parametrem pola wektorowego
, definiowanym jako stosunek siły
działającej na ładunek elektryczny q znajdujący się w tymże polu elektrycznym do wartości tegoż ładunku elektrycznego q:

Indukcja elektrostatyczna (zwana też influencją elektrostatyczną) - zjawisko fizyczne, sposób elektryzowania ciała w wyniku zbliżenia do niego naelektryzowanego ciała.

51. Ruch ładunku jest wywołany ruchem cząstek (lub pseudocząstek) obdarzonych ładunkiem, zwanych nośnikami prądu. Nośnikami prądu elektrycznego mogą być elektrony, jony bądź dziury, czyli puste miejsca po elektronach. W metalach swobodnie przemieszczają się jedynie elektrony, dlatego prąd elektryczny w metalach jest ruchem elektronów przewodnictwa. Poruszają się one w kierunku wyższego potencjału od niższego. Umownie jednak przyjęło się wyznaczać kierunek przepływu prądu poprzez opisanie ruchu ładunków dodatnich. W półprzewodnikach nośnikami prądu są elektrony i dziury. W rozrzedzonych gazach nośnikami ładunku elektrycznego są elektrony i jony.

---