Fizyka w pigułce

Zjawiska

Ruch jednostajny to ruch, w którym ciało w jednakowych odstępach czasu przebywa jednakowe odcinki drogi. Stosunek ten określa prędkość ciała. Jest to więc ruch, w którym wartość prędkości ciała jest stała. W rzeczywistości prędkość ciał jest bardzo łatwo zmienić i dlatego idealny ruch jednostajny jest rzadko spotykany. Ale możemy go zaobserwować np., gdy na prędkościomierzu samochodu przez jakiś czas utrzymuje się stała prędkość.

Ruch prostoliniowy jednostajnie przyspieszony to ruch, w którym prędkość wzrasta jednostajnie - tzn. w każdej sekundzie jej wartość wzrasta o tyle samo metrów na sekundę (lub innych jednostek prędkości). Dzięki temu stałe jest w przyspieszenie, gdyż wyraża ono stosunek przyrostu prędkości do przyrostu czasu. Umownie przyjęto, że w tym ruchu wartość przyspieszenia podaje się ze znakiem "+", sugerując w ten sposób, że przyspieszenie ma zwrot zgodny ze zwrotem prędkości. Torem tego ruchu jest linia prosta

Przykładem takiego ruchu jest swobodny spadek ciał na Ziemi, rozważany bez oporów ruchu - np. jabłko spadające z drzewa (rolę przyspieszenia spełnia tu przyspieszeni ziemskie).

Ruch prostoliniowy jednostajnie opóźniony to ruch, w którym prędkość jednostajnie maleje - tzn. w każdej sekundzie jej wartość maleje o tyle samo metrów na sekundę (lub innych jednostek prędkości). Dzięki temu stałe jest przyspieszenie, gdyż wyraża ono stosunek przyrostu prędkości do przyrostu czasu. Umownie przyjęto, że w tym ruchu wartość przyspieszenia podaje się ze znakiem "-", sugerując w ten sposób, że zwrot przyspieszenia jest przeciwny do zwrotu prędkości. Torem tego ruchu jest linia prosta.

Przykładem takiego ruchu jest lot piłki, którą wyrzucono pionowo w górę - od momentu wyrzucenia do chwili osiągnięcia przez nią najwyższego punktu lotu.

Ruch po okręgu to ruch, którego torem jest okrąg. Ciało, które porusza się tym ruchem posiada dwie prędkości:

• prędkość liniową - szybkość zmiany długości pokonywanej drogi po okręgu. Wektor tej prędkości jest ciągle zakrzywiany w kierunku środka okręgu,

• prędkość kątową - szybkość zmiany kąta zakreślanego przez ciało

Przykładem ruchu po okręgu jest np. ruch małego przedmiotu położonego na obracającej się płycie gramofonowej, ruch karuzeli kołowej, ruch Ziemi wokół Słońca.

Ruch drgający to ruch, w którym okresowo - w sposób powtarzający się - ciało odchyla się z położenia w którym jest w stanie równowagi. Pojedyncze drganie, to ruch ciała z punktu równowagi do punktu wychylenia i z powrotem do punktu równowagi. Największe wychylenie ciała z położenia równowagi nazywamy amplitudą (ozn.: , jedn.: metr). Okresem drgań (ozn.: T, jedn.: sekunda)- czas jednego pełnego drgania . Częstotliwość drgań (ozn.: f, jedn.: herc - Hz) - ilość pełnych drgań przypadających na jedną sekundę. Drgania mogą wygasać - zanikać lub nie.

Przykład ruchu drgającego:

• gasnące - rozkołysana huśtawka

• niegasnące - ruch wahadła zegara.

Fale sprężyste natomiast są to rozchodzenie się mechanicznych zaburzeń ośrodka sprężystego. Zaburzenia te polegają na drganiach cząstek ośrodka przez źródło fali. Małe zaburzenia tego typu nie mają własności przenoszenia substancji. Drgania ośrodka sprężystego mogą mieć różne kierunki. Dlatego rozróżniamy fale sprężyste podłużne i poprzeczne.

Fala poprzeczna, to fala w której cząsteczki ośrodka drgają prostopadłe do kierunku rozchodzenia się fali. Przykładowo: gdy umocujemy jeden koniec długiego sznura, a drugim będziemy wykonywać pionowe ruchy w górę i w dół, to powstanie fala poprzeczna.

Fala podłużna to fala, w której cząsteczki ośrodka drgają równolegle do kierunku rozchodzenia się fali.

Fala głosowa, to rodzaj fali dźwiękowej -fala sprężysta, podłużna o częstotliwości 20 - 20000 Hz. Rozchodzi się jako słabe drgania (zagęszczenia i rozrzedzenia ośrodka) cząstek w ośrodku sprężystym, przenoszące energię mechaniczną.

Fala elektromagnetycznato rozchodzenie się w przestrzeni zaburzeń pola elektromagnetycznego. Są to fale poprzeczne, w których prostopadle do kierunku rozchodzenia się fali następują zmiany wzajemnie prostopadłych pól: elektrycznego i magnetycznego. Rodzaje fal elektromagnetycznych: fale radiowe, mikrofale, podczerwień, światło widzialne, ultrafiolet, promieniowanie X - rentgenowskie, promieniowanie gamma.

Odbicie fali to zmiana kierunku rozchodzenia się fali na granicy dwóch różnych ośrodków, ale z równoczesnym powrotem fali do pierwszego ośrodka. Odbicie fali podlega prawu odbicia: kat padania jest równy katowi odbicia oraz promień padający, promień odbity i normalna do powierzchni leżą w jednej płaszczyźnie. Przykład: powstawanie lustrzanego odbicia na gładkiej powierzchni dzielącej dwa ośrodki.

Przejście między odbiciem, a załamaniem światła - przy małych kątach padania tylko mała część światła jest odbijana, prawie całe jest załamywane, przy coraz większych kątach coraz mniej światła jest załamywane, a więcej odbijane.

Ugięcie fali (dyfrakcja) - to zjawisko rozchodzenie się fali we wszystkich kierunkach po przejściu przez wąską szczelinę. Jednak światło nie ulega ugięciu, gdy rozmiary szczeliny są znacznie większe od długości fali. Przykład: jeśli przez dziurkę od klucza do ciemnego pokoju wpada światło, to widzimy że po przejściu przez dziurkę światło rozchodzi się promieniście i delikatnie oświetla całość pokoju, a nie tylko jeden punkt.

Interferencja fal (interferencja światła)- to zjawisko nakładania się fal (świetlnych), rozchodzących się wspólnie na pewnym obszarze. Powoduje to ich lokalne wzmocnienia lub osłabienia, a nawet zagaszenia - w postaci tzw. prążków interferencyjnych. Przykład: zjawisko to możemy zaobserwować, gdy z odległości 2m obserwujemy płomień świecy przez cienką chusteczkę.

Echo, pogłos - to bardzo efektowne zjawisko głosowo - słuchowe. Powstaje ono w wyniku odbicia się fal dźwiękowych (np. naszego głosu) od twardych powierzchni (ściana, skała, zbocze góry, itp.). Gdy krzykniemy jakieś słowo w kierunku takiej przeszkody, to powróci ono do nas również w postaci naszego głosu, ale z charakterystycznym opóźnieniem.

Bezwładność to tendencja ciał do zachowania niezmienności swojej prędkości. Gdy nie działa na nie żadna siła lub działające siły równoważą, to ciało pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym. Aby nadać ciału przyspieszenia, trzeba podziałać na niego siłą niezrównoważoną. Efektem "ubocznym" bezwładności jest np.: Siedzimy przodem do kierunku jazdy, w pociągu na stacji, a nad głową na półce mamy położony bagaż. Gdy pociąg rusza zarówno walizka jaki nasze ciało "chcąc" zachować swą bezwładność w pierwszym momencie "pozostaną w tyle względem pociągu" - dlatego i walizka i my zostaniemy dopchniemy do ściany. Przy nagłym hamowaniu, sytuacja będzie odwrotna. Nasze ciało i walizka, w pierwszym momencie hamowania będą "chciały" nadal poruszać się z prędkością pociągu przed hamowaniem. Dlatego też w tej chwili zostaniemy wypchnięci do przodu, a walizka może nam nawet spaść na kolana.

Miarą bezwładności ciał jest ich masa. Dlatego cięższą walizkę będzie trudniej zrzucić w wyniku jej tendencji do zachowania swej bezwładności.

Tarcie to zjawisko "przeszkadzania" w ruchu. Powodowane jest siłą tarcia powstającą w wyniku pocierania o siebie chropowatych powierzchni. Tarcie zależy od rodzaju powierzchni, a jego skutki są czasem korzystne, a czasem nie. Siłą tarcia jest zawsze skierowana przeciwnie do ruchu. Np.: po betonowej lub ubitej szosie możemy z łatwością chodzić, a po gładkim lodzie nie; z kolei łatwiej jest przesuwać przedmiot po gładkiej powierzchni niż po chropowatej.

Ciążenie powszechne - grawitacja to zjawisko wzajemnego przyciągania się ciał w całym Wszechświecie. Jest to jedno z podstawowych oddziaływań fizycznych, zależne od masy posiadanej przez poszczególne ciała i od odległości między nimi. Np.: planety krążą wokół Słońca.

Dyfuzja to samorzutne mieszanie się różnych substancji, np. obserwujemy ją wlewając atrament do wody, itp.

Rozszerzalność temperaturowa to zwiększanie się objętości ciała pod wpływem wzrostu temperatury, np. jeśli nie możemy otworzyć słoika, na zakrętkę lejemy gorącą wodę; szyny torów kolejowych w czasie upałów rozszerzają się i trą o koła tramwaju, wywołując charakterystyczny pisk.

Izochronizm wahadła to niezależność okresu drgań wahadła od amplitudy drgań tego wahadła. Np.: gdy obserwujemy kołyszące się wahadło, to kolejne wahnięcia będą mniej wychylone (na mniejszą wysokość), to jednak czas każdego pełnego wahnięcia będzie nadal taki sam.

Topnienie to przechodzenie substancji ze stanu stałego w ciekły, głownie pod wpływem ogrzania. Np.: na wiosnę mocniej grzejące Słońce powoduje topienie się śniegu i lodu.

Krzepnięcie to przechodzenie substancji ze stanu ciekłego w stały, głównie pod wpływem oziębiania poniżej temperatury krzepnięcia, charakterystycznej dla każdej substancji. Np. przy temperaturze poniżej 0⁰C woda zaczyna zamarzać - krzepnąć.

Parowanie to przechodzenie substancji ze stanu ciekłego w lotny, pod wpływem ogrzewania cieczy. Np. woda wylana na posadzkę po pewnym czasie "wyschła" - wyparowała; podobnie jest z suszącym się praniem.

Skraplanie to przechodzenie substancji ze stanu lotnego w ciekły, głównie pod wpływem spadku temperatury poniżej temperatury krytycznej, charakterystycznej dla danej substancji. Np. niekiedy sprawdza się czy człowiek oddycha, przystawiając mu lusterko w pobliże ust - wydychane ciepłe powietrze skrapla się na chłodniejszym lusterku.

Sublimacja to przechodzenie substancji ze stanu stałego bezpośrednio w stan lotny, np. suszenie bielizny na zewnątrz budynku w czasie mrozu - najpierw mróz "scina" wodę w lód, a mimo to pranie po jakimś czasie wysycha, bez rozmrażania lodu z powrotem w wodę.

Indukcja elektrostatyczna to zjawisko polegające na elektryzowania ciała w wyniku zbliżenia do niego innego naelelektryzowanego ciała. Gdy pierwsze ciało znajduje się w obszarze wpływu elektryczności ciała naelektryzowanego, mówimy, że znajduje się ono w polu elektrycznym wytworzonym przez drugie ciało. W przewodnikach zjawisko to powoduje przesunięcie swobodnych elektronów ze środka przewodnika na boki. Wtedy w środku przewodnika nie ma pola elektrycznego, całość przewodnika zachowuje obojętność elektryczną, ale kawałki z przesuniętymi elektronami ulegają naelektryzowaniu. Zjawisko to ustępuje po odsunięciu ciała wywołującego indukcje. Samo słowo "indukcja" oznacza "wpływ".

Indukcja elektromagnetyczna (odkrywca M. Faraday, w 1831r.) - to zjawisko powstawania siły elektromotorycznej w przewodniku pod wpływem zmian pola magnetycznego wokół tego przewodnika. Identyczny efekt zachodzi również w czasie poruszania przewodnika w polu magnetycznym. Zjawisko to jest wykorzystywane do wytwarzania prądu elektrycznego w zamkniętym obwodzie z przewodnika (np. zwojnicy, gdy zmienia się pole magnetyczne wewnątrz tej zwojnicy). Jest również podstawa działania takich urządzeń jak, np.: prądnica, transformator, alternator, itp.

Polaryzacja izolatora to zjawisko polegające na przesunięciu ładunków wewnątrz atomów lub cząsteczek izolatora, który znalazł się pod wpływem pola elektrostatycznego. Np. przyciąganie skrawków papieru przez naelektryzowany przedmiot.

Prąd elektryczny to uporządkowany ruch ładunków elektrycznych. Ładunki elektryczne to cząstki obdarzone zdolnością wytwarzania pola elektrycznego. Wyróżniamy ładunki ujemne (elektrony, jony ujemne) lub dodatnie (dodatnie jony). Prąd elektryczny powstaje, gdy do ładunków poruszających się chaotycznymi ruchami przyłożymy pole elektryczne. Pole to oddziałując na ładunki siłami elektrycznymi powoduje uporządkowanie ruchu wszystkich ładunków w jedną stronę. Wtedy też zaczyna płynąć prąd.

Załamanie światła to zmiana kierunku promienia światła przy przejściu przez granicę dwóch różnych ośrodków, o innych współczynnikach załamania światła. Np. powstawanie obrazów w soczewkach.

Rozszczepienie światła (dyspersja)to rozdzielenie wiązki światła słonecznego (białego) na poszczególne barwy - tzw. widmo światła białego. Zjawisko to powstaje dlatego, że poszczególne kolory światła białego, przechodząc przez granicę dwóch ośrodków (np. powietrze - woda, powietrze - pryzmat), załamują się pod różnymi kątami. Kolory widma światła białego: czerwień, żółty, zielony, niebieski, fioletowy. Np. Zjawisko powstawania tęczy w wyniku rozszczepienia się światła słonecznego na prawie kulistych kroplach wody.

Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne -polega na wybiciu swobodnych elektronów z metalu na skutek oświetlenia go światłem, lub innym promieniowaniem. Padające światło składa się z fotonów, które zderzając się z elektronami z metalu przekazują im swoją energię - na wyrwanie ich z metalu (praca wyjścia) oraz nadanie im prędkości (energia kinetyczna wybitego elektronu). Zjawisko to zachodzi, gdy odpowiednio dopasujemy długość padającego promieniowania do rodzaju metalu. Np. utrata ładunku naelektryzowanej ujemnej płytki metalowej na skutek padającego na nią światła fioletowego. Zasada działania fotokomórki.

Rozszczepienie jądra atomowego to podział ciężkiego jądra na dwa lżejsze jądra. Np. otrzymywanie energii elektrycznej w elektrowni jądrowej poprzez rozszczepianie jąder atomów uranu.

Promieniotwórczość naturalna to samorzutna emisja cząstek w czasie rozpadu pierwiastków promieniotwórczych występujących w przyrodzie. Np. w kopalniach uranu, takie niezależne od człowieka promieniowanie może być bardzo niebezpieczne dla pracujących tam ludzi.

Wielkości fizyczne

Droga to długość części toru zakreślonego przez ciało. Jednostką drogi jest 1 m.

Przemieszczenie to wektor, którego początek znajduje się w początkowym położeniu ciała, a koniec w końcowym położeniu. Jednostką przemieszczenia jest 1 m.

Szybkość w ruchu jednostajnym(wartość prędkości) wyraża stosunek drogi przebytej przez ciało do czasu, w którym ta droga została pokonana. Podstawową jednostką szybkości w ruchu jednostajnym jest 1 m/s.

Szybkość średnia w ruchu zmiennym(prędkość średnia) - to stosunek całkowitej drogi przebytej przez ciało do czasu, w którym ta droga została przebyta (łącznie z czasem postojów). Podstawową jednostką szybkości średniej w ruchu zmiennym jest 1 m/s.

Wartość przyspieszenia wyraża przyrost szybkości jaki nastąpił w jednostce czasu. Podstawową jednostką wartości przyspieszenia jest 1 m/s².

Masa to miara ilości substancji z której składa się ciało, a także miara bezwładności ciała. Podstawową jednostką masy jest 1 kg.

Pęd ciała wyraża iloczyn masy i prędkości ciała. Jednostką pędu ciała jest 1kg ∙ (m/s).

Siła jest miarą wzajemnego oddziaływania ciał. Jednostką siły jest 1 N = 1kg∙m/s². 1N - to wartość siły z jaką Ziemia przyciąga ciało o masie 1kg z przyspieszeniem 1m/s².

Siła wypadkowa to siła, której działaniem można zastąpić działanie kilku sił jednocześnie oddziałujących na dane ciało. Matematycznie obliczamy ją sumując wektory wszystkich sił składowych.

Czyli, np. gdy 5 osób ciągnie (dla ułatwienia, w jednym kierunku) dany przedmiot, każdy siłą 2N, to gdyby jedna osoba chciała zastąpić te pięć osób i ciągnąc przedmiot z taką sama siła jak one, to będzie musiała naprężyć mięśni i ciągnąć przedmiot z siłą F = 5 ∙2N = 10N. Siłę tej zastępczej nazywamy siłą wypadkową, a jej kierunek jest taki sam jak poprzednich jednakowych sił. Gdy przedmiot ciągną np. dwie osoby: jedna w lewo z siłą 1N, a druga w prawo z siłą 4N, to jak się z pewnością spodziewamy, ciało przesunie się w prawo na taką odległość, jakby było ciągnięte tylko przez jedną osobę, siłą F_w = 4N - 1N = 3N. jest to siła wypadkowa w tej sytuacji. Tak jakby siła "wygrywająca pojedynek" na przeciąganie liny. Jednostką siły wypadkowej jest 1 N.

Siły sprężystości to siły, które pojawiają się, gdy odkształcamy ciało o właściwościach sprężystości. Siła sprężystości jest reakcją na odkształcanie i "stara się" przeszkodzić w tym odkształcaniu ciała, aby wróciło ono do poprzedniego stanu. np. gdy rozciągamy sprężynę, to "coś" nam w tym przeszkadza - tym "cosiem" jest właśnie siła sprężystości. Im mocniej naciągamy sprężynę, tym mocniej ona nam przeszkadza. Musimy pamiętać jednak, ze każde ciało sprężyste ma ograniczoną sprężystość. Czyli jeśli użyjemy zbyt dużo siły, to sprężyna się rozerwie i w tym momencie zaniknie jej siła sprężystości. Jednostką sił sprężystości jest 1 N.

Siła grawitacji (siła ciężkości) to siła, z jaką przyciągają się ciała posiadające masę. Jednostką siły grawitacji jest 1 N.

Siła tarcia to siła przeszkadzająca ruchowi jednego ciała po drugim, gdy stykają się one powierzchniami. Siłą tarcia jest zawsze skierowana przeciwnie do kierunku ruchu ciała i jest tym większa im bardziej chropowate są trące o siebie powierzchnie. Jednostką siły tarcia jest 1 N.

Siła dośrodkowa to siła będąca przyczyną ruchu ciała po okręgu. Działa ona zawsze na ciało poruszające się po zakrzywionym torze i jest skierowana prostopadle do toru (np. jeśli ciało porusza się po okręgu, to siła dośrodkowa działa wzdłuż promienia tego okręgu). Np. gdy kręcimy dookoła ciężarek zawieszony na nici, to siłą dośrodkową jest naciąg nici, który nadaje tor ruchu ciężarka.

Dla ciała o masie m poruszającego się z prędkością v po okręgu o promieniu r, siła dośrodkowa ma wartość:

F = (m∙V²)/r.

Jednostką siły dośrodkowej jest 1 N.

Siły wewnętrzne to siły, którymi wzajemnie oddziałują na siebie ciała stanowiące jeden układ. Jednostką sił wewnętrznych jest 1 N.

Siły zewnętrzne to takie siły, które działają na ciała z danego układu, ale pochodzące od innych ciał - tzw. ciał zewnętrznych, spoza układu. Jednostką sił zewnętrznych jest 1 N.

Siły międzycząsteczkowe to siły działające między cząsteczkami ciała. Jednostką sił międzycząsteczkowych jest 1 N.

Siła elektryczna to siła działająca na ciało naelektryzowane, umieszczone w polu elektrostatycznym. Jednostką siły elektrycznej jest 1N.

Siła elektrodynamiczna to siła działająca na przewodnik, przez który płynie prąd elektryczny, jeśli ten przewodnik znajduje się w polu magnetycznym. Jednostką siły elektrodynamicznej jest 1N.

Siły jądrowe to siły działające między składnikami jądra atomowego. Protony o ładunku dodatnim wzajemnie się odpychają we wnętrzu jądra atomowego. Tę "walkę" protonów równoważy oddziaływanie silne między nukleonami. Jednak siły te mają charakter odpychających jedynie na małych odległościach - w obrębie jądra, natomiast wraz ze wzrostem odległości stają się przyciągającymi. Jednostką sił jądrowych jest 1 N.

Przyspieszenie ziemskie - oznaczmy je przez "g". Jest to przyspieszenie, z jakim spadają ciała swobodne (jeśli pominiemy opór powietrza). Jednostką przyspieszenia ziemskiego jest 1 m/s², a jego wartość wynosi: g ≈ 9,81 m/s².

Amplituda drgań to maksymalne wychylenie ciała drgającego z położenia równowagi. Jednostką amplitudy drgań jest 1 m.

Okres drgań T: to czas, w którym ciało drgające wykonuje jedno pełne drganie. Jednostką okresu drgań jest 1s.

Częstotliwość drgań - f: to liczba pełnych drgań wykonywanych przez ciało drgające w czasie 1 sekundy. Jednostką częstotliwości drgań jest 1 Hz. Częstotliwość jest odwrotnością okresu f = 1/T.

Długość fali λ: to droga, jaką przebywa fala w czasie, gdy dowolna cząsteczka ośrodka wykonuje jedno pełne drganie (czyli w czasie jednego pełnego okresu). Inaczej: jest to najmniejsza odległość między powtarzającym się fragmentem fali. Długość fali wyrażamy wzorem:

λ = V ∙ T = V/f

gdzie:

λ - długość fali

V - prędkość fali

T - okres fali

f = 1/T - częstotliwość fali.

Jednostką długości fali jest 1 m.

Natężenie dźwięku - to wielkość fizyczna oznaczana I, będąca miarą energii akustycznej dźwięku. Jednostką natężenia dźwięku jest 1w/1m².

Poziom natężenia dźwięku to z kolei miarą natężenia dźwięku, określana w porównaniu z umowną wartością I₀ = 10^-12 W/m². Poziom natężenia bezpośrednio określa jak głośny jest słyszany dźwięk. Oznaczamy go przez L i obliczamy ze wzoru: L = 10 log₁₀(I/I₀) dB. Jednostką poziomu natężenia dźwięku jest 1 dB - jeden decybel.

Praca mechaniczna to iloczyn wartości siły działającej na ciało, skierowanej zgodnie z przemieszczeniem i wartości tego przemieszczenia (pod warunkiem, że F = const, ruch prostoliniowy). Jednostką pracy mechanicznej jest 1 J.

Praca prądu elektrycznego W - to praca, wykonana przez siły pola elektrycznego w przewodzie w czasie t, nad przeniesieniem ładunków prądu elektrycznego z punktu A do B. Praca ta wyraża się wzorem:

W = I∙U∙t,

gdzie:

I - natężenie prądu

U - napięcie miedzy punktami A i B

T - czas przepływu prądu

Jednostką pracy prądu elektrycznego jest 1J.

Moc P - wyraża ilość pracy wykonanej w jednostce czasu. Obliczamy ją jako iloraz pracy i czasu, w którym została ona wykonana:

P = W/t.

Jednostką mocy jest wat: 1W = 1J/1s.

Moc prądu elektrycznego - to iloraz pracy prądu elektrycznego i czasu, w którym ta praca została wykonana:

P = W/t = U∙I.

Jednostką mocy prądu elektrycznego jest 1 W.

Energia mechaniczna to suma energii kinetycznej i potencjalnej układu ciał. Jednostką energii mechanicznej jest 1 J.

Energia potencjalna E_p - (grawitacji) to energia, jaką posiada ciało podniesione na wysokość h względem umownego poziomu zerowego (jeden z rodzajów energii mechanicznej).

E_p = m∙g∙h

m- masa ciała

g - przyspieszenie ziemskie

h - wysokość na jakiej znajduje się ciało.

Jednostką energii potencjalnej grawitacji jest 1 J.

Energia kinetyczna E_k - to energia, jaką posiada ciało poruszające się w wybranym układzie odniesienia z prędkością V:

E_k=(m∙V²)/2

Jednostką energii kinetycznej jest 1 J.

Energia wewnętrzna to suma energii kinetycznych chaotycznego ruchu cząsteczek ciała i potencjalnych wynikających z ich wzajemnych oddziaływań międzycząsteczkowych. Jednostką energii wewnętrznej jest 1 J.

Energia elektryczna - to energia niesiona przez ładunki prądu i przekazywana odbiornikom wykonującym pewną pracę. W zależności od tzw. sprawności urządzenia, energia elektryczna może być w całości lub po części zamieniona na pracę tego urządzenia. Tak więc zmiana energii elektrycznej w czasie przekazania jej odbiornikowi wynosi: ∆E = W = U∙I∙t + straty energii. Zużycie energii elektrycznej wyrażamy w jednostkach o nazwie: kWh - kilowatogodziny.

Energia jądrowa to energia uwalniana w zjawiskach towarzyszących przemianom jądrowym - rozszczepiania lub samoczynnego rozpadu ciężkich jąder atomowych - głownie uranu235. Energia jądrowa jest bardzo wydajna, ale również kosztowna i wymagająca ogromnych zabezpieczeń, ze względu na katastrofalne skutki nawet najmniejszych nieszczelności reaktorów jądrowych i innych usterek. Jest to ogromna energia, ale niekontrolowana jest siłą niszczycielską i śmiercionośną. Jednostką energii jądrowej jest 1 J.

Gęstość substancji ς - informuje nas o tym, jaka ilość masy substancji przypada na jednostkę jej objętości. Wyraża się wzorem: ς = m/V. Jednostką gęstości substancji jest 1 kg/m3.

Ciśnienie p - informuje nas o tym, jaka wartość siły nacisku ciała przypada na jednostkę powierzchni, na którą to ciało działa. Wyraża się wzorem: p=F/S, gdzie: F - siła nacisku ciała, S - powierzchnia na, którą ciało naciska.

Jednostką ciśnienia jest 1 Pa.

Temperatura - to wielkość mierząca zdolność ciała do przekazywania energii cieplnej. Jest związana ze średnią energią kinetyczną drgań cząsteczek w danym ciele. Im szybciej poruszają się cząsteczki ciała tym większą ma ono temperaturę.

Znamy kilka skal temperatur, ale podstawowe to skala Celsjusza i Kelwina. 0⁰K to tzw. zero bezwzględne (także "zero absolutne"), czyli najniższa w ogóle możliwa do osiągnięcia temperatura. W skali Celsjusza wynosi ona 273,15°C. W tej temperaturze ruch cząsteczek zanika. Możemy przeliczać temperaturę miedzy poszczególnymi skalami: t [⁰C] + 273,15 ⁰C = T [⁰K] i odwrotnie.

Ciepło Q - to część energii wewnętrznej przekazywana od ciała o temperaturze wyższej do ciała o temperaturze niższej. Wymiana ta zachodzi na poziomie mikroskopowym - wśród atomów i cząsteczek. Jednostką ciepła jest [Q] = 1 J.

Ciepło właściwe informuje nas o tym, ile ciepła należy dostarczyć, aby ogrzać 1 kg substancji do temperatury 1⁰ K (lub 1⁰ C). Jest miarą podatności ciała na zmianę temperatury wewnętrznej, pod wpływem dostarczanego ciepła. Ciepło zależy od rodzaju substancji i od jej stanu skupienia. Jednostką ciepła właściwego jest 1J/(kg ∙ K).

Wyraża się wzorem:

c_w=Q/m∙∆T

c_w - ciepło właściwe

Q - ilość energii cieplnej dostarczanej do ogrzania/oziębienia danej substancji

m - masa substancji

∆T - zmiana temperatury substancji

Ciepło topnienia - informuje o tym , jaka ilość energii jest potrzebna do stopienia jednostkowej masy danej substancji. Jednostką ciepła topnienia jest 1 J/kg.

Ciepło parowania informuje nas o tym, jaka ilość ciepła jest konieczna do spowodowania wyparowania cieczy o masie 1kg. aby wyparowała bez zmiany temperatury. Jednostką ciepła parowania jest 1 J/kg.

Ładunek elektryczny ciała - charakteryzuje materię, która posiada zdolność do oddziaływania elektromagnetycznego poprzez pole elektromagnetyczne. Jako ładunek elementarny przyjmuje się ładunek elektronu, a każdy inny ładunek jest całkowitą wielokrotnością ładunku elementarnego. Własność tę nazywamy skwantowaniem ładunku. Wyróżniamy dwa rodzaje ładunków dodatni i ujemny. Ładunki tego samego rodzaju - jednoimienne się odpychają, a ładunki dwojakiego rodzaju - różnoimienne, się przyciągają. Jednostką ładunku elektrycznego ciała jest 1C.

Napięcie elektryczne U - między dwoma punktami informuje nas o tym, jaką pracę wykonują siły elektryczne przy przemieszczeniu ładunku 1C między dwoma punktami pola elektrostatycznego.

Wyraża się wzorem:

U = W/q

U - napięcie

W - wykonana praca

q- ładunek

Jednostką napięcia elektrycznego między dwoma punktami jest 1V = 1J/1C.

Natężenie prądu I - informuje nas o tym, jaki ładunek elektryczny przepływa w jednostce czasu przez poprzeczny przekrój przewodnika, w dowolnym miejscu obwodu.

Wyraża się wzorem:

I = q/t

I - natężenie prądu

q - ładunek

t -czas przepływu

Jednostką natężenia prądu jest 1 A.

Opór elektryczny R - przewodnika to stały dla danego przewodnika iloraz napięcia między jego końcami i natężenia prądu płynącego przez ten przewodnik:

R = U/I

R - opór przewodnika

U - napięcie na końcach przewodnika

I - natężenie płynącego prądu

Jednostką oporu elektrycznego przewodnika jest 1Ω = 1V/1A.

Czas połowicznego rozpadu to czas, po którym z początkowej liczby jąder izotopu promieniotwórczego ulegającemu rozpadowi w próbce, pozostaje połowa. Jednostką czasu połowicznego rozpadu jest 1 s.

Ogniskowa zwierciadła f - (soczewki) to odległość ogniska od środka zwierciadła (środka soczewki). Jednostką ogniskowej zwierciadła (soczewki) jest 1 m.

Zdolność skupiająca soczewki z - to odwrotność ogniskowej soczewki wyrażonej w metrach:

z = 1/f

Jednostką zdolności skupiającej soczewki jest 1 D = 1/1m (dioptria).

Pojęcia

Układ odniesienia - to punkt lub większa ich ilość, czy też ciało, względem którego określamy ruch lub spoczynek innych ciał. Np. jeśli opisujemy jazdę samochodem po mieście, to za układ odniesienia możemy obrać Ziemię - wtedy traktujemy ją jako nieruchomą i płaską na danym obszarze i bez problemu stwierdzamy, ze samochód porusza się względem tego układu. Jeśli rozważamy jednak np. ruch Księżyca to za układ odniesienia najlepiej wziąć wtedy Słońce, itp.

Tor - to linia, którą zakreśla ciało wykonujące ruch.

Wzajemne oddziaływania - występują wtedy, gdy jedno ciało działa na drugie, a drugie na pierwsze; Wyróżniamy oddziaływania na odległość oraz przez kontakt bezpośredni ciał. Natomiast podstawowe rodzaje oddziaływań to: oddziaływanie elektromagnetyczne, oddziaływanie słabe, oddziaływanie silne, oddziaływanie grawitacyjne.

Stan równowagi - to stan ciała, w którym siły działające na nie równoważą się wzajemnie i ciało pozostaje w spoczynku.

Siłomierz to przyrząd do mierzenia wartości siły.

Waga to przyrząd do mierzenia masy ciała.

Bezwzględna skala temperatur to skala temperatur, w której nie ma temperatur ujemnych. 0⁰ w takiej skali odpowiada najniższej możliwej (choć jeszcze nieosiągniętej w warunkach doświadczalnych) temperaturze, w której ustają wszelkie ruchy i drgania cząsteczek - tzw. temperatur absolutna. Bezwzględną skalę temperatur określił Kelvin. W skali tej 0⁰ K odpowiada -273,15 ⁰C. Inną bezwzględną skalą temperatur są tzw. stopnie Rankine'a.

Ogrzewanie to proces, w którym wzrasta temperatura ciała.

Oziębianie to proces, w którym temperatura ciała obniża się.

Ultradźwięki to fale sprężyste fale dźwiękowe o częstotliwości powyżej 20 000 Hz, a więc niesłyszalne dla człowieka. Wykorzystuje się je np. w ultrasonografach (USG), okrętach podwodnych, sonarach, obróbce powierzchniowej. Takie zwierzęta jak wieloryb, delfin, nietoperz emitują i odbierają ultradźwięki, wykorzystując tę zdolność jako naturalny sonar ułatwiający poruszanie się i polowanie.

Przewodnik to substancja, która dobrze przewodzi prąd elektryczny, gdyż cechuje się dużą ilością swobodnych elektronów. Przewodniki są powszechnie stosowane do przewodzenia prądu w liniach elektrycznych, jak i wszelkich urządzeniach zasilanych prądem. Najlepsze przewodniki to: srebro, miedź, złoto.

Izolator to substancja, która nie przewodzi prądu ze względu na zbyt małą ilość nośników prądu - np. swobodnych elektronów. Dobrymi izolatorami są np.: szkło, porcelana, suche drewno, itp.

Pole elektrostatyczne - to przestrzeń w otoczeniu ładunku elektrycznego, charakteryzująca się tym, że na ładunek działają w tej przestrzeni siły - tzw. siły elektrostatyczne. Pole elektrostatyczne jest polem wektorowym, określanym przy pomocy natężenia pola i potencjału elektrycznego. Graficznie przedstawiamy pole elektrostatyczne jako linie jego sił.

(Pole elektrostatyczne możemy również tłumaczyć jako obszar, któremu specyficznych własności nadają znajdujące się w nim ładunki, ponieważ w tym właśnie obszarze mogą one na siebie oddziaływać. Tak jakby zakres możliwego oddziaływania tych ładunków wykreślał pewien obszar o elektrycznych własnościach. Jeżeli dołożymy do niego ładunków, to one wzmocnią to pole, będą w nim mogły ujawnić swoje siły, ale i muszą się podporządkować siłom pozostałych ładunków).

Pole elektrostatyczne centralne to pole elektrostatyczne wytworzone przez naelektryzowane ciało kuliste; linie tego biegną promieniście we wszystkich kierunkach. Przyjmuje się, ze np. elektron, czy proton są cząstkami kulistymi i dlatego linie ich sił układają się promieniście w kierunku: dla elektronu od środka na zewnątrz, a dla protonu odwrotnie.

Pole elektrostatyczne jednorodne to pole elektrostatyczne wytworzone między dwiema równoległymi płytkami z metalu, naelektryzowanymi przeciwnymi ładunkami (np. w kondensatorze). Jednorodność pola elektrostatycznego polega na tym, ze wszystkie dotyczące go wielkości mają w każdym jego punkcie taką sama wartość. Np. w obrębie pola jednorodnego na ładunek działa taka sama siła.

Źródło prądu to urządzenie, generujące prąd - co oznacza, że wytwarza ono prąd (i albo przekazuje do obwodu czy odbiornika, lub go magazynuje) kosztem innej energii. Źródło prądu zamienia energię np. mechaniczną, słoneczną, jądrową, chemiczną, itp. Na energię elektryczną. Np. w prądnicy prąd powstaje kosztem energii mechanicznej, a w baterii energii reakcji chemicznych).

Odbiorniki to elementy obwodu elektrycznego, w których prąd wykonuje pracę. Są to głównie przyrządy i urządzenia czerpiące energię z prądu - zasilane prądem..

Połączenie szeregowe odbiorników to połączenie, w którym całkowity opór odbiorników jest równy sumie poszczególnych odbiorników.

Odbiornik zastępczy to odbiornik, którego włączenie do źródła prądu w miejsce innych odbiorników nie zmienia natężenia prądu płynącego ze źródła.

Połączenie równoległe odbiorników to połączenie odbiorników, przy którym odwrotność oporu całkowitego jest równa sumie odwrotności oporów poszczególnych odbiorników.

Dane znamionowe to wartości napięcia, mocy i natężenia prądu wymagane do normalnej pracy danego odbiornika.

Pole magnetyczne to własność przestrzeni, która powstaje wokół magnesu lub przewodnika z prądem, albo też poruszających się ładunków i oddziałuje na nie siłami magnetycznymi - przyciągania lub odpychania. Graficznie pole magnetyczne przedstawia się jako linie sił pola. Ich kierunek ustala wskazuje umieszczona w polu igła magnetyczna lub kierunek przepływu prądu w przewodniku (reguła śruby prawoskrętnej). Pole magnetyczne jest polem wektorowym, opisywanym przez takie wielkości jak: Indukcja magnetyczna i natężenie pola magnetycznego.

Elektromagnes to magnes o bardzo silnym oddziaływaniu magnetycznym. Zbudowany jest ze zwojnicy, w której wnętrzu umieszcza się stalowy rdzeń. Przepływ prądu w zwojnicy powoduje powstanie pola magnetycznego, którego wartość można zmieniać poprzez ilość zwojów zwojnicy oraz natężenie prądu. Elektromagnes posiada bardzo ważną cechę, przyciąga przedmioty tylko wtedy, gdy płynie w nim prąd, a więc np. gdy przy budowie mostu dźwig z elektromagnesem podnosi wielkie stalowe elementy, to aby można je było odczepić od elektromagnesu, gdy znajdują się już na właściwym miejscu, wystarczy tylko odłączyć mu dopływ prądu- i dźwig "upuści" element.

Silnik elektryczny to urządzenie wykonujące pracę mechaniczną kosztem energii elektrycznej, czyli zamieniając energię elektryczną w mechaniczną. Działanie silnika opiera się o zjawiska elektromagnetyczne.

Prądnica to urządzenie, w którym energia mechaniczna jest zamieniana w energię elektryczną. Wyróżniamy prądnice prądu stałego i przemiennego (alternatory). Podstawą działania prądnicy jest zjawisko indukcji elektromagnetycznej. Najprostszą prądnicą jest np. dynamo lampy rowerowej, a inne zastosowania prądnic - jako podstawowe maszyny w elektrowniach, "dostawcy" prądu dla innych urządzeń, główny element rozruszników samochodowych.

Transformator to urządzenie, zbudowane z układu dwóch cewek, połączonych ze sobą magnetycznie. Jedna z nich pobiera energię ze źródła prądu przemiennego i przekazuje ją indukcyjnie do drugiej cewki poprzez pole elektromagnetyczne, z równoczesna zmianą napięcia, którą można w sposób kontrolowany obniżać lub podwyższać. W ten sposób następuje zmiana napięcia prądu przechodzącego przez transformator. Zjawisko to znajduje swoje zastosowanie w energetyce, gdzie często trzeba zwiększać lub zmniejszać napięcie na liniach przesyłowych, np. gdy prąd z linii wysokiego napięcia trzeba dostosować do napięcia w sieci domowej 220V~. Transformator służy również np. do wzmacniania sygnału dźwiękowego z mikrofonu, itp.

Widmo fal elektromagnetycznych - wszystkie fale elektromagnetyczne rozchodzą się w próżni z prędkością światła. A ich klasyfikacja według długości w próżni (lub częstotliwości) nazywana jest widmem fal elektromagnetycznych. W widmie tym wyróżniamy kolejno (od najdłuższych do najkrótszych): fale radiowe, mikrofale, podczerwień, światło widzialne, ultrafiolet, promieniowanie X, promieniowanie gamma.

Źródła światła to wszystkie ciała świecące światłem własnym.

Obraz rzeczywisty przedmiotu to obraz przedmiotu świecącego lub oświetlonego, powstający w miejscu przecięcia się promieni, które przeszły przez soczewkę. Można go zobaczyć umieszczając w tym miejscu ekran. Obrazy rzeczywiste są zawsze odwrócone.

Obraz pozorny przedmiotu - to obraz przedmiotu świecącego lub oświetlonego, powstający w miejscu przecięcia się przedłużeń promieni odbitych od zwierciadła lub załamanych w soczewce - jeśli umieścimy przedmiot pomiędzy soczewką a ogniskiem.

Ognisko zwierciadła (soczewki) to punkt, w którym przecinają się promienie odbite od zwierciadła (które przeszły przez soczewkę), jeżeli padały równolegle do osi głównej zwierciadła (soczewki).

Widmo ciągłe światła białego to zestaw barw (czerwień, żółty, zielony, niebieski, fioletowy), powstający w wyniku rozszczepienia światła białego (słonecznego lub wysyłanego przez ciało ogrzane do bardzo wysokiej temperatury) przy przejściu np. przez pryzmat.

Foton to cząstka promieniowania świetlnego, tzw. kwant promieniowania lub ogólnie pola elektromagnetycznego. Foton jako cząstka nie posiada masy spoczynkowej, ani ładunku. Według teorii dualizmu korpuskularno - falowego dla światła, foton można traktować albo jako cząstkę, albo jako falę elektromagnetycznego. Tak, więc w próżni poruszają się z prędkością światła.

Dualizm korpuskularno - falowy (cząsteczkowo - falowy), jest to zjawisko odkryte w 1900 r. przez Maxa Plancka. Określa ono podwójną naturę światła - jako nie tylko fali, ale również strumieni cząstek - tzw. fotonów - porcji promieniowania.

Izotopy to atomy tego samego pierwiastka posiadające taką samą ilość protonów, ale różniące się ilością neutronów w jądrze. Np. ¹²C posiada w jądrze 6 protonów i 6 neutronów, a ¹⁴C posiada w jądrze 6 protonów i 8 neutronów. Głowna różnica między izotopami jednego pierwiastka, polega na tym, ze jedne z nich są promieniotwórcze, a inne nie.

Reaktor jądrowy to urządzenie, w którym w sposób kontrolowany zachodzą reakcje rozszczepiania jąder ciężkich atomów.

Amperomierz to przyrząd do pomiaru natężenia prądu.

Woltomierz to przyrząd do pomiaru napięcia miedzy dwoma punktami obwodu.

Wzory

Związek między częstotliwością i okresem ruchu drgającego:

f = 1/T

[f] = 1/s

f - częstotliwość

T - okres

Prawo Coulomba

F = (k∙q₁∙q₂)/r²

k - stała elektrostatyczna (k = 910⁹ Nm²/C²)

k = 1/(4∙π∙)ε₀

ε₀ - przenikalność elektryczna substancji w próżni

q_1, q₂ - ładunki elektryczne

r - odległość miedzy ładunkami.

Prawo Ohma. Definicja oporu

U/I = const = R

[R] = 1V/1A = 1Ω (1 om)

Praca prądu elektrycznego

W = U∙I∙t = (U²∙t)/R

[W] = 1J

Moc prądu elektrycznego

P = U∙I = U²/I = I²∙R = W/t

[P] = 1W (wat) = 1J/1s.

Zdolność skupiająca soczewki

z = 1/f

z - zdolność skupiająca soczewki

f - ogniskowa soczewki

[z] = 1/m = 1D (dioptria)

Długość fali w danym ośrodku

λ= V∙T

λ= V/f

V - prędkość fali

T - okres fali

f - częstotliwość fali

[λ] = 1m

Napięcie elektryczne między dwoma punktami A i B

U_AB = W_AB/q

W_AB - praca wykonana nad przeniesieniem ładunku z punktu A do B

q - ładunek elektryczny

[U] = 1V (volt) = 1J/1C.

Łączenie szeregowe oporników

Rezystencja (opór) zastępcza:

R_z = R₁ + R₂ + ... + R_n

I = const

U = U₁ + U₂ + ... + U_n

n - liczba odbiorników

Związek między maksymalnymi napięciami prądu zmiennego w uzwojeniach transformatora

U₂/U₁ = z₂/z₁

U₁ - napięcie doprowadzone do uzwojenia o liczbie zwojów z₁

U₂ - napięcie otrzymane na zaciskach uzwojenia o liczbie zwojów z₂

Energia fotonu

E = h∙υ

h - stała Plancka, o wartości: 6,626 0755(40) × 10^-34J∙s ≈ 4,14×10^-15 eV∙s

υ- częstotliwość fali elektromagnetycznej (bywa również oznaczana przez f)

Ciśnienie

p = F/S

p - ciśnienie

F - siła nacisku wywierana przez substancję

S - powierzchnia, na którą substancja naciska

[p] = 1N/1m2 = 1Pa (paskal)

Natężenie prądu

I = q/t

I - natężenie prądu

q - ładunek elektryczny

t - czas przepływu ładunku

[I] = 1C/1s = 1A

Łączenie równoległe oporników

1/R_z = 1/R₁ + 1/R₂ + ... + 1/R_n

U = const

I = I₁ + I₂ + ... + I_n

Zasada zachowania energii w zjawisku fotoelektrycznym

h∙υ= W + [(mV²)/2]

υ - częstotliwość fali świetlnej

h - stała Plancka, o wartości: 6,626 0755(40) × 10^-34J∙s ≈ 4,14×10^-15 eV∙s

W - praca wyjścia elektronów swobodnych metalu

V - prędkość elektronów wybitych z metalu

Energia spoczynkowa cząsteczki

E = m∙c²

E - energia

m -masa ciała

c - prędkość światła, o wartości w próżni c ≈ 300 000 000 m/s.

Siła ciężkości

Q = m∙g

Q - siła ciężkości

m - masa ciała

g - przyspieszenie ziemskie

Droga, przemieszczenie

S_AB - droga od A do B (skalar)

r_AB - przemieszczenie z A do B (wektor)

Ruch jednostajny

S/t = V = const

[V] = m/s

Ruch prostoliniowy zmienny

V_śr = S_cał/t_cał

Jeśli ruch odbywa się z postojami, to czas t_cał liczy się łącznie z nimi.

Ruch jednostajnie przyspieszony

∆V = V_k-V₀

a - przyspieszenie

[a] = m/s²

V - prędkość

V₀ - prędkość początkowa

V_k - prędkość końcowa

∆ - oznacza przyrost wartości, jej zmianę od wartości początkowej do końcowej.

a) przy V₀ = 0:

V = a∙t

S = (a∙t²)/2

S - droga

a - przyspieszenie

t- czas ruchu

[a] = m/s²

b) przy V₀ ≠ 0:

a = ∆V/∆t

S = V₀∙t + (a∙t²)/2

Drogi przebyte w kolejnych sekundach mają się do siebie jak kolejne liczby nieparzyste;

S₁: S₂: S₃: ... = 1: 3: 5: ...

Pęd ciała

p = m∙V

[p] = (kg ∙ m)/s

m - masa ciała

V -prędkość ciała

Zasada zachowania pędu dla dwóch ciał, które początkowo znajdowały się w spoczynku

m₁V₁ = m₂ ∙V₂

m₁ - masa pierwszego ciała

m₂ - masa drugiego ciała

V₁ - prędkość pierwszego ciała

V₂ - prędkość drugiego ciała

Druga zasada dynamiki Newtona

F_wyp = m∙a

[F] = 1N = 1kg (m/s2)

m - masa ciała

a - przyspieszenie ciała

Prawo powszechnej grawitacji

F = (G∙m₁∙m₂)/r²

G - stała grawitacyjna o wartości: 6,67 ∙10^-11 [N∙m²/kg²]

m₁ - masa pierwszego ciała

m₂ - masa drugiego ciała

r - odległość między ciałami

Praca

W = F∙r

[W] = 1N 1m = 1(kg ∙ m²)/s² = 1J

F - siła

r - wartość przesunięcia ciała pod wpływem działającej siły

Moc

P = W/t

W - praca

t - czas wykonywania pracy

[P] = 1J/1s = 1W

Dla ciał poruszających się ruchem jednostajnym:

P = F∙V

F - siła

V - prędkość ciała

Zmiana energii mechanicznej

∆E_mech = W_z

[E_mech] = 1J

E_mech - całkowita energia mechaniczna

W_z - praca siły zewnętrznej

Energia potencjalna grawitacji względem danego poziomu zerowego

E_p = m∙g∙h

m - masa ciała

g - przyspieszenie ziemskie

h - wysokość na jakiej znajduje się ciało

Energia kinetyczna

E_k = (m∙V²)/2

m - masa ciała

V - prędkość ciała

Temperatura w skali Kelvina

T = (t + 273) K

t - temperatura w skali Celsjusza

Gęstość substancji

ς = m/V

[ς]= kg/m3

Pierwsza zasada termodynamiki

∆E_w = W + Q

∆E_w = zmiana energii wewnętrznej

W - wykonana praca

Q - ciepło wymienione z otoczeniem

Ciepło właściwe

c = Q/(m∙∆T)

[c] = 1J/(kg∙K)

Q = m∙c∙∆T

Q - ilość energii wymienionej z otoczeniem (dostarczonej do podgrzania ciała)

c - ciepło właściwe

m - masa ciała

∆T - zmiana temperatury ciała

Ciepło topnienia (równe ciepłu krzepnięcia)

c_t = Q/m

Q = m∙c_t

[c_t] = 1 J/kg

Ciepło parowania (równe ciepłu skraplania)

c_p = Q/m

Q = m∙c_p

[c_p] = 1 J/kg

Prawa fizyki - podstawowe zasady.

PRAWA KEPLERA

• orbita każdej planety jest elipsą, przy czym słońce znajduje się w jednym z jej ognisk;

• promień wodzący planety zakreśla w tym samym czasie takie same pola;

• kwadrat okresu obiegu planety wokół słońca jest wprost proporcjonalny do sześcianu średniej odległości planety od słońca;

Pole grawitacyjne - to własność przestrzeni, która polega na tym, że na ciało umieszczone w tym polu działają siły grawitacji;

Natężenie pola grawitacyjnego - jest to wielkość wektorowa ( ma kierunek i zwrot zgodny ze zwrotem siły); jest to stosunek siły, która działa na ciało o określonej masie umieszczone w danym punkcie pola do wielkości tej masy;

Pole elektrostatyczne - jest to własność przestrzeni polegająca na tym, że na umieszczone w tej przestrzeni ciała naładowane działa siła elektryczna;

PRAWO CULOMBA - wartość siły wzajemnego oddziaływania między ładunkami jest wprost proporcjonalna do iloczynu ładunków, a odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między tymi ładunkami;

Potencjał - jest to wielkość skalarna, to stosunek energii potencjalnej ładunku q w określonym punkcie do tego ładunku; potencjał nie zależy od ładunku wprowadzonego, ale od ładunku źródłowego;

Jednostka pojemności - 1 Farad - jest to pojemność przewodnika, gdy ładunek 1 C wytwarza różnicę potencjałów 1 V;

Prąd elektryczny - wielkości charakteryzujące:

• natężenie prądu - jest to stosunek ładunku, jaki przepływa przez przekrój poprzeczny przewodnika do czasu, w jakim przepływa;

• natężenie prądu płynącego przez dany opór zależy wprost proporcjonalnie od napięcia;

• amperomierz - urządzenie służące do pomiaru natężenia prądu;

• woltomierz - urządzenie służące do pomiaru napięcia;

Ładunek elektryczny układu ciał pozostaje stały jeżeli do tego układu ładunek nie dopływa, ani też nie odpływa. Ładunek elektryczny układu ciał zmieni się o tyle, ile ładunku dopłynie lub odpłynie z układu ( zasada zachowania ładunku elektrycznego).

Ładowanie ciała lub układu ciał przez wpływ na nie pola elektrycznego nazywa się zjawiskiem indukcji elektrostatycznej.

Przy pocieraniu dwóch ciał o siebie lub przy rozdzielaniu zetkniętych wcześniej ciał o gładkich powierzchniach na każdym z tych ciał gromadzi się ładunek elektryczny.

Istnieją dwa rodzaje ładunku elektrycznego. Ładunek gromadzący się na lasce szklanej potartej o jedwab nazywa się ładunkiem dodatnim, a na laseczce ebonitowej potartej o wełnę - ładunkiem ujemnym.

Jeżeli jest niedomiar elektronów to ciało załadowane jest dodatnio, a jeżeli jest nadmiar - to naelektryzowane jest ujemnie.

Ładunki jednoimienne odpychają się, a różnoimienne przyciągają się.

Przewodniki są to substancje, które zawierają swobodne nośniki ładunków. Izolatory natomiast nie posiadają swobodnych nośników ładunków.

Polem elektrycznym nazywa się rodzaj materii wypełniającej przestrzeń wokół ciała naelektryzowanego. Wielkość pokazująca jak silne jest pole w danym punkcie nazywana jest natężeniem pola elektrycznego.

Napięcie pola elektrycznego w danym punkcie jest to siła, która oddziałuje na ładunek próbny o wartości 1 C umieszczony w tym punkcie pola.

W przestrzeni, w której na ładunek elektryczny działa siła, istnieje pole elektryczne.

PRAWO OHMA - Siła elektromotoryczna źródła pola jest równa sumie spadków napięć w części wewnętrznej i zewnętrznej obwodu. Siła elektromotoryczna źródła pola jest to różnica potencjałów między biegunami tego źródła. Jest to praca, którą zdolne jest wykonać pole, ale jeszcze tej pracy nie wykonuje.

REGUŁA PRAWEJ DŁONI - jeżeli prawą dłoń ustawimy tak, żeby kciuk wskazywał zwrot prądu w przewodniku, to cztery palce obejmując przewodnik wskażą nam zwrot linii pola magnetycznego.

REGUŁA LEWEJ DŁONI - jeżeli lewą dłoń ustawimy tak, żeby linie pola wbijały się w dłoń, a cztery palce wskazywały zwrot prądu w przewodniku, to kciuk wskaże nam zwrot siły elektrodynamicznej.

Siła elektrodynamiczna jest proporcjonalna do wektora indukcji pola magnetycznego, do natężenia prądu w przewodniku i do długości czynnej przewodnika.

DEFINICJA AMPERA- prąd ma natężenie 1 A jeżeli płynąc w każdym z dwóch prostoliniowych, bardzo długich i cienkich przewodników powoduje, że na 1 m długości jednego z nich, drugi działa z odległości 1 m w próżni z określoną siłą.

Wzory

HYDROSTATYKA

Oznaczenia:

F - siła [1N = 1kg∙1m/s²]

F_w - siła wyporu [1N = 1kg∙1m/s²]

a - przyspieszenie [1m/s²]

m - masa [1kg]

g - przyspieszenie ziemskie [1m/s²]

V - objętość [m³]

h - wysokość [m]

q - gęstość [kg/m³]

p - ciśnienie 1Pa = 1N/1m³

S - powierzchnia [m²]

Gęstość dowolnego ciała:

q = m / V

[q] = 1kg/1m³

Siła wyporu:

F_w = q_wody × g × V_{wypartej cieczy}

[F_w] = 1N= 1kg∙1m/s²

Ciśnienie:

p = F/S

[p] = 1N/1m² = 1Pa (pascal)

1 hPa = 100 Pa

Ciśnienie wywierane na dowolny przedmiot pod wodą:

p = q_cieczy × g × h

h - głębokość zanurzenia ciała

[p] = 1N/1m² = 1Pa (pascal)

Parcie - siła jaką ciecz oddziałuje na ścianki naczynia, w którym się znajduje

F = p ∙ S

[F] = 1N

p - ciśnienie cieczy

S - powierzchnia płaska, na którą napiera ciecz

KINEMATYKA

S - droga [1m]

V- prędkość [1m/s]

t - czas [1s]

a - przyspieszenie [1m/s²]

V₀ - prędkość początkowa [1m/s]

V_k - prędkość końcowa [1m/s]

• Ruch jednostajny prostoliniowy

Droga:

S = V ∙ t

[S] = 1m

Prędkość:

V = S / t

[V] = 1m/s

V = const (ma stałą wartość)

a = 0 (brak zmiany prędkości powoduje brak przyspieszenia)

• Ruch jednostajnie przyspieszony prostoliniowy

Droga (gdy V₀ = 0):

S = a ∙ t²/2

[S] = 1m

Przyrost prędkości:

∆V = a ∙∆t

∆ - oznacza przyrost

∆V = V_k - V₀

[∆V] = 1m/s

Droga (gdy V₀ = 0), z uwzględnieniem przyspieszenia

S = V ∙ t/2

[S] = 1m

Przyspieszenie:

a = ∆V / ∆ t

[a] = 1m/s²

Z przekształcenia wzoru na drogę:

czas:

t = 2S / V

[t] = 1s

t² = 2S / a

przyspieszenie:

a = 2S / t²

[a] = 1m/s²

Droga (gdy V₀ ≠ 0 )

S = V₀ ∙ t + (a ∙ t²) / 2

[S] = 1m

• Ruch jednostajnie opóźniony prostoliniowy

Droga (gdy ciało porusza się z prędkością początkową v₀,

zwalnia z opóźnieniem i zatrzymuje się

z prędkością końcową równą zero - V_k = 0 )

S = a ∙ t²/2

[S] = 1m

Przyrost prędkości:

∆V = a ∙∆t

∆ - oznacza przyrost

∆V = V_k - V₀

[∆V] = 1m/s

Przyspieszenie:

a = ∆V / ∆ t

[a] = m/s²

Z przekształcenia wzoru na drogę:

czas:

t = 2S / V

t² = 2S / a

przyspieszenie:

a = 2S / t²

[a] = 1m/s²

Droga (gdy V_k ≠ 0)

S = V₀ ∙ t - (a ∙ t²) / 2

[S] = 1 m

DYNAMIKA

F - siła [1N =1kg ∙ 1m/s²]

F_w - siła wypadkowa [1N =1kg ∙ 1m/s²]

a - przyspieszenie [m/s²]

F_g - siła grawitacji (ciężar) [1N =1kg ∙ 1m/s²]

M - moment siły [1N ∙1m ] (niutonometr)

g - przyspieszenie ziemskie [m/s²]

m - masa [kg]

V - prędkość [m/s]

V₀ - prędkość początkowa [m/s]

V_k - prędkość końcowa [m/s]

t - czas [s]

h - wysokość [m]

p - pęd [kg ∙ m/s]

G - stała grawitacji - 6,67∙ 10^-11 (N∙m²/kg²)

∆- przyrost

∆V = V_k - V₀

Siła grawitacji oddziałująca na dwa ciała:

F = G ∙ [(m₁∙ m₂)/r²]

r- odległość między ciałami

Równowaga ramion dźwigni - równość momentów sił obu ramion:

M₁ = r₁ ∙ F₁ = r₂ ∙ F₂ = M₂

Pęd ciała:

p = m ∙ V

[p] = kg ∙ m/s

Siła i przyspieszenie (ruch jednostajnie zmienny) (II zasada dynamiki Newtona):

F = m ∙ a

[F]=1N = 1kg ∙m/s²

a = F/m

[a] = m/s²

Ciężar ciała:

F_g = m∙g

[F_g]=1N = 1kg ∙m/s²

Droga:

S = (a∙t²)/2 - wzór na drogę

Z przekształcenia powyższego wzoru, otrzymujemy wzór na kwadrat czasu:

t² = 2s/a

Przyspieszenie:

a = ∆V/∆t

[a] = m/s²

Przyrost prędkości:

∆V = a∙∆t

RZUTY

a - przyspieszenie [1m/s²]

m - masa [1kg]

g = 9,81m/s² ≈ 10m/s² - przyspieszenie ziemskie [1m/s²]

V - prędkość [1m/s]

t - czas [1s]

h - wysokość [1m]

Spadek swobodny:

g = a = const - rolę przyspieszenia pełni przyspieszenie ziemskie

∆V = g ∙ ∆t

S = h - wysokość z jakiej spada ciało

h = (g∙t²)/2; gdy V₀ = 0

gdy V₀ ≠ 0

h = V₀∙t + (g∙t²)/2

Rzut pionowy (w górę, bo powrót to spadek swobodny):

a = -g, zwrot przyspieszenia jest przeciwny do zwrotu prędkości V₀

V = V₀ - g∙t

V = 0, bo ciało na maksymalnej wysokości zatrzyma się, aby zmienić zwrot ruchu

Wysokość na jakiej znajduje się ciało po czasie t:

h = V₀∙t - (g∙t²)/2

maksymalna wysokość wznoszenia:

h_max =(V₀)²/2∙g

czas wznoszenia do osiągnięcia h_max

t = V₀/g

(czas wznoszenia jest równy czasowi spadania)

Rzut pionowy można też liczyć stosując zasadę zachowania energii:

E_k = (m(V₀)² )/2 = m ∙ g ∙ h_max = E_p

masy się skracają i mamy:

(V₀)² /2 = g ∙ h_max,

a z tego:

(V₀)² = 2gh_max.

V₀ = √2gh_max (całość pod pierwiastkiem)

PRACA MOC ENERGIA

F - siła [1N = 1kg ∙ 1m/s²]

E_k - energia kinetyczna [1J]

E_p - energia potencjalna [1J]

E - energia mechaniczna [1J]

P - moc [1W = 1J/1s]

V - prędkość [m/s]

W - praca [1J]

g - przyspieszenie ziemskie [m/s²]

F_g - siła grawitacji (ciężar) [1N = 1kg ∙ m/s²]

h - wysokość na jakiej znajduje się ciało [m]

Praca:

W = F ∙ s

[W] =1J - dżul

1J = 1N ∙ 1m

Moc:

P=W/t

[P] = 1W - wat

1W= 1J/1s

Energia kinetyczna:

Ek = (m∙V²)/2

Energia potencjalna:

Ep = m ∙ g ∙ h

Energia mechaniczna

E = Ek + Ep = constans

[E] = 1J

PRĄD

I - natężenie prądu [1A-amper]

q - wielkość ładunku przepływającego przez poprzeczny przekrój przewodnika [1C-kolumb]

t - czas przepływu danej porcji ładunku [t]

U - napięcie płynącego prądu [1V-volt]

R - opór (rezystancja) [1Ω -om]

l - długość przewodu [m]

s - pole przekroju poprzecznego przewodu [m²]

r - opór właściwy zależny od rodzaju materiału i temperatury -współczynnik proporcjonalności [1 Ω∙1m]

P - moc urządzenia [1W-wat]

W - praca prądu elektrycznego [1J-dżul]

Natężenie prądu:

I = q/t

[I] = 1A (amper) = 1C/1s

Opór elektryczny (rezystencja):

R = U/I

[R] = 1Ω (om)

1Ω = V/A

Ze wzoru na opór otrzymujemy drugi wzór na natężenie prądu:

I = U/R

Opór przewodnika z prądem:

R = r ∙ l/s

Opór właściwy przewodnika:

r = (R∙s) / l

[r] = 1Ω ∙ 1m

Moc urządzenia:

P = U ∙ I

[P]= 1W=1V*1A = 1J/1s

Praca prądu elektrycznego:

W = U ∙ I ∙ t

Napięcie płynącego prądu:

U = P/I

lub

U = W/I ∙ t

[U] = 1V (volt) = 1J / 1C

Najważniejsze wielkości fizyczne w mechanice

1. Tabela najważniejszych wielkości mechanicznych i ich jednostek

W poniższej tabeli podane są charakterystyczne wielkości fizyczne z zakresu kinematyki i dynamiki klasycznej. Starano się przy tym wskazać, jakim typem obiektu jest dana wielkość (skalarnym czy wektorowym). Wzory przypisane danym wielkościom są równaniami podstawowymi i definiują te wielkości. Starano się w miarę możliwości nazwać jednostki (zwłaszcza tam, gdzie jednostki były jednostkami podstawowymi układu SI.)

wielkość

Wzór podstawowy

Wymiar wielkości

Opis fizyczny i uwagi dodatkowe

RUCH JEDNOSTAJNY PROSTOLINIOWY

Prędkość V (wektor)

Iloraz drogi i czasu w jakim ciało przebywa drogę s.

RUCH JEDNOSTAJNIE ZMIENNY

Przyśpieszenie a (wektor)

Prędkość końcowa Vk

Znaki: "+" - dla ruchu jednostajnie przyśpieszonego "-" - dla ruchu jednostajnie opóźnionego

Prędkość średnia Vśr

Droga s (wektor)

Δs1:Δ2:Δs3:...=12:22:32:...

Droga przebyta po jednej, dwu, trzech sekundach od rozpoczęcia ruchu

sI:sII:sIII:...= 1:3:5:...

Droga przebyta po pierwszej, drugiej, trzeciej sekundzie ruchu

RÓWNANIA DYNAMIKI NEWTONA

III prawo dynamiki Newtona, zasada akcji i reakcji

FAB = - FBA

Jeżeli ciało A działa na ciało B silą FAB, to ciało B działa na A siła równą co do wartości i przeciwną co do zwrotu

Siła dynamiczna (wektor) Druga zasada dynamiki Newtona

1 Newton

Siła działająca na ciało nadaje mu przyspieszenie i jest wprost proporcjonalna do masy ciała

Tarcie, siła tarcia

1 Newton

f - współczynnik tarcia FN - siła nacisku

Pęd klasyczny

Pęd jest iloczynem skalarnym masy ciała i jego prędkości

Popęd siły

Zmiana pędu w jednostce czasu

Zasada zachowania pędu

Całkowity pęd w układzie izolowanym jest zawsze zachowany w czasie

Praca (wektor)

1 dżul

Iloczyn skalarny siły i drogi, na jakiej siła działa na ciało

Moc (wektor)

1 Wat

Opisuje zmiany pracy w czasie

Energia kinetyczna, energia ruchu ciała (skalar)

1 dżul

Jest zasobem pracy nagromadzonym, w ciele i mogącym służyć do ponownego wykorzystania

Energia potencjalna (skalar)

1 dżul

Energia jaką ma ciało umieszczone w polu zachowawczym; Fg- siła ciężkości h- wysokość

Energia potencjalna sprężystości (skalar)

1 dżul

Energia obserwowana np. przy naprężeniach ciał lub naciąganiu sprężyny; k - współczynnik sprężystości x - wydłużenieΔ

Zasada zachowania energii mechanicznej

Energia całkowita układu (jego energia kinetyczna i potencjalna) jest niezmienna w czasie. Energia mechaniczna może być wykorzystana do wykonania pracy nad innym układem

2. Załącznik 1. Droga, przyśpieszenie i prędkość w funkcji czasu

Spoczywające ciało (v = a = 0)

Ruch jednostajny prostoliniowy (a = 0, v = const.)

Ruch jednostajnie przyśpieszony (a = const., V = V₀ + at, s = V₀t+at²/2)

Ruch zmienny niejednostajnie (a ¹const.)

3. Załącznik 2. Zasada zachowania energii w przyrodzie i technice -rysunek poglądowy

	Ziemia; Energia geotermiczna, morza, oceany ®	¯
¯ Energia słoneczna (energia jądrowa, Termojądrowa) ¯		Woda ¯	Prądnica, elektryczność, urządzenia elektroniczne, światło ®
	Rośliny, drewno ®	Elektrownie cieplne ®	­ Elektrociepłownia, kocioł parowy Maszyna parowa ¯
¯		­ energia wiatru
Biosfera, atmosfera	®

Polecamy prace o podobnej tematyce

---