1. Podaj definicje układu odniesienia, punktu materialnego.

Układ odniesienia - punkt lub układ punktów w przestrzeni, względem, którego określa się położenie lub zmianę położenia (ruch) danego ciała. Wybór układu odniesienia jest koniecznym warunkiem opisu ruchu lub spoczynku.

Punkt materialny - obiekt obdarzony masą, którego rozmiary można zaniedbać.

2. Podaj definicję skalara, wektora.

Skalar - wielkość, do której określenia wystarczy jedna liczba rzeczywista np. długość, pole, objętość.

Wektor - obiekt geometryczny mający moduł (zwany też długością), kierunek i zwrot określający orientację wzdłuż danego kierunku

3. Podaj wzory na obliczanie iloczynu skalarnego dwóch wektorów.

oraz

4. Podaj wzory na obliczanie iloczynu wektorowego dwóch wektorów.

5. Podaj definicję prędkości średniej, chwilowej.

Prędkość średnia - jest to stosunek wektora przemieszczenia do czasu, w którym to przemieszczenie wystąpiło:

Prędkość chwilowa - to stosunek wektora przemieszczenia do czasu, który zmierza do zera:

6. Podaj wzory na przyśpieszenie średnie, chwilowe.

Przyśpieszenie średnie -

Przyśpieszenie chwilowe -

7. Podaj wzory na drogę i prędkość w ruchu jednostajnie przyśpieszonym .

Droga -

Prędkość -

8. Wymień zasady dynamiki Newtona.

I zasada dynamiki:

Jeśli na ciało nie działa żadna siła lub siły działające równoważą się, to ciało pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym.

II zasada dynamiki:
Jeśli siły działające na ciało nie równoważą się, (czyli siła wypadkowa F_wyp jest różna od zera), to ciało porusza się z przyspieszeniem wprost proporcjonalnym do siły wypadkowej.

III zasada dynamiki:

Jeśli ciało a działa na ciało b z określoną siłą, to ciało b działa na ciało a, z siłą o tej samej wartości, tym samym kierunku, lecz przeciwnym zwrotem

9. Zdefiniuj energię kinetyczną, potencjalną.

Energia Kinetyczna - energia, jaką posiada ciało będące w ruchu. Dzięki energii kinetycznej ciało może wykonać pewną pracę równą tej energii, np. wprawić w ruch inne ciało, czy zużyć ją na pokonanie sił tarcia.

Energia Potencjalna - energia wzajemnego oddziaływania, czyli energia układu ciał zmieniająca się przy zmianie ich wzajemnego położenia.

10. Podaj definicję siły zachowawczej, rozpraszającej.

Siłę nazywamy zachowawczą, jeżeli jej praca po dowolnym torze zamkniętym jest równa zeru. Natomiast jeśli włożonej pracy nie da się odzyskać to mówiły o siłach rozpraszających (tarcie)

11. Podaj wzór siły działające w polu grawitacyjnym.

F_g - Siła grawitacji G - stała grawitacji M_z - masa Ziemi m - masa ciała r_z - promień Ziemi

12. Podaj i omów prawo zachowania energii mechanicznej.

- Jeżeli wszystkie siły działające na cząstkę są zachowawcze, to całkowita energia cząstki w każdym jej położeniu jest wielkością stałą, zwaną całkowitą energią mechaniczną

- Energia układu izolowanego może przekształcać się z jednej postaci w inną, jednak energia całkowita w jej różnorodnych formach nie może być ani stworzona z niczego, ani też unicestwiona

13. Podaj i omów prawo zachowania energii całkowitej.

W dowolnym procesie całkowita energia układu izolowanego jest stała.

Energia całkowita, to energia zawierająca wszystkie możliwe jej postacie.

14. Podaj definicję zasady zachowania pędu.

Zmiana pędu układu ciał zachodzi jedynie na skutek działania sił zewnętrznych. Jeśli wypadkowa sił zewnetrznych jest równa zeru, to pęd układu ciał zostaje zachowany

15. Podaj definicję momentu pędu.

Moment pędu to iloczyn wektorowy dwóch wektorów. Wektora położenia i wektora pędu. Oznacza to tyle, że wartość momentu pędu jest to iloczyn wartości wspomnianych wektorów. Wektor momentu pędu jest prostopadły do płaszczyzny, na której leżą wektor położenia i pędu (czyli prędkości).

L - moment pędu

r - promień wobec którego określamy moment

p - pęd punktu materialnego.

16. Podaj definicję momentu siły, momentu bezwładności.

Moment siły (moment obrotowy) — siły F względem punktu O jest to iloczyn wektorowy promienia wodzącego r, o początku w punkcie O i końcu w punkcie przyłożenia siły oraz siły F:

.

Moment bezwładności ciała zależy od wyboru osi obrotu, od kształtu ciała i od rozmieszczenia masy w ciele. Zwykle mierzy się go w kg·m².

Moment bezwładności punktu materialnego jest iloczynem jego masy i kwadratu odległości od osi obrotu:

.

17. Podaj definicję energii kinetycznej w ruchu obrotowym.

Energia kinetyczna w ruchu obrotowym jest wprost proporcjonalna do kwadratu szybkości kątowej:

18. Podaj zasady dynamiki Newtona dla ruchu obrotowego.

I zasada dynamiki:

Jeśli wypadkowy moment siły względem wybranej osi obrotu, jest równy zeru, to obiekt pozostaje w spoczynku lub jest w ruchu obrotowym ze stałą prędkością kątową wokół tej osi

II zasada dynamiki:

Jeżeli wypadkowy moment sił jest różny od zera, to obiekt jest w ruchu obrotowym z przyśpieszeniem kątowym wprost proporcjonalnym do wypadkowego momentu siły i odwrotnie proporcjonalnym do wypadkowego momentu bezwładności:

19. Jakie układy odniesienia nazywamy inercjalnymi.

Układ inercjalny - układ odniesienia, względem którego każde ciało, nie podlegające zewnętrznemu oddziaływaniu z innymi ciałami, porusza się bez przyspieszenia. Istnienie takiego układu jest postulowane przez pierwszą zasadę dynamiki Newtona. Zgodnie z zasadą względności Galileusza wszystkie inercjalne układy odniesienia są równouprawnione i wszystkie prawa mechaniki i fizyki są w nich identyczne.

20. Podaj wzory na tranformacje Galileusza.

x` - współrzędna cząstki zmierzona przez obserwatora O`

x - współrzędna cząstki zmierzona przez obserwatora O

t - czas ruchu układu O` zmierzony przez obserwatora O

t` - czas ruchu układu O zmierzony przez obserwatora O`

21. Podaj postulaty szczególnej teorii względności.

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.

Światło nie potrzebuje jakiegokolwiek ośrodka (eteru) do rozchodzenia się.

22. Podaj wzory na transformacje Lorentza.

gdzie:

x` - współrzędna cząstki zmierzona przez obserwatora O`

x - współrzędna cząstki zmierzona przez obserwatora O

t - czas ruchu układu O` zmierzony przez obserwatora O

t` - czas ruchu układu O zmierzony przez obserwatora O`

23. Podaj wzory na relatywistyczne dodawanie prędkości.

Transformacja Lorentza prowadzi do odpowiednich praw składania prędkości (innych niż dla transformacji Galileusza). Definiując

   i   

Jeżeli obserwator S, widzi ciało poruszające się wzdłuż osi x z prędkością u, obserwator S' porusza się względem niego z prędkością v w kierunku osi x, to prędkość u' tego ciała określona przez obserwatora S' wyniesie:

oraz przeciwnie:
.

24. Podaj wzór na skrócenie długości i dylatację czasu.

25. Co wiesz o relatywistycznej masie.

Porównując wzór na pęd ze wzorem klasycznym:

możemy zauważyć podobieństwo. Różnica polega na zachowaniu się masy - według fizyki klasycznej masa ciała pozostawała stała, w SWT masa rośnie wraz z prędkością i można ją opisać wzorem (tzw. masa relatywistyczna):

We wzorach tych m₀ oznacza tzw. masę spoczynkową, czyli masę jaką ciało posiada gdy jest nieruchome.

26. Co wiesz o relatywistycznej energii.

Energia całkowita (E) - to całkowita energia, jaką ciało posiada (w związku ze swoją masą).

gdzie m oznacza masę relatywistyczną, a m₀ masę spoczynkową ciała.

27. Podaj definicje drgań, drgań harmonicznych.

Drgania - zjawisko fizyczne które charakteryzuje się powtarzalnością w czasie funkcji A(t). Przez co wielkości fizyczne na przemian rosną i maleją w czasie.

Drgania harmoniczne - powstają, gdy siła sprowadzająca układ drgający do położenia równowagi jest proporcjonalna do wychylenia układu z tego położenia.

28. Podaj definicję logarytmicznego dekrementu tłumienia.

Logarytmiczny dekrement tłumienia jest to logarytm naturalny stosunku dwóch amplitud w chwilach t i t+T. Oznaczając logarytmiczny dekrement tłumienia literą λ (lambda) możemy zapisać:

29. Co wiesz o rezonansie.

Drgania ciała może wywoływać zewnętrzna siła zmieniająca się okresowo, zwana siłą wymuszającą
. Drgania wymuszane mają częstotliwość v taką samą, jak okresowo zmienna siła, ale na ogół różną od częstotliwości własnej ciała. Jeżeli częstotliwość siły wymuszającej i częstotliwość drgań własnych są sobie równe, amplituda osiąga wartość maksymalną. Takie zjawisko nazywamy rezonansem, a częstotliwość wymuszającą drgania rezonansowe częstotliwością rezonansową. Rezonans jest stosowany w celu wzmocnienia drgań nie tylko mechanicznych, ale także akustycznych i elektrycznych.

30. Podaj definicję fali porzecznej, podłużnej.

Fala porzeczna - występuje gdy drgania cząsteczek ośrodka są prostopadłe do kierunku rozchodzenia się fali.

Fala podłużna - występuje kiedy kierunek drgań cząsteczek ośrodka jest zgodny z kierunkiem rozchodzenia się fali.

31. Podaj równanie różniczkowe fali płaskiej.

32. Co wiesz o fali stojącej.

Fala stojąca - powstaje, gdy nałożą się na siebie dwie fale sinusoidalne o tych samych amplitudach i częstotliwościach, biegnące w przeciwnych kierunkach. Zjawisko fali stojącej zachodzi, gdy fala emitowana przez źródło odbija się od przeszkody bez strat energii i wraca po tej samej prostej, nakładając się na falę padającą.

gdzie

Punkty o maksymalnej amplitudzie drgań zwane są strzałkami.

Węzły to punkty gdzie fala stojąca ma amplitudę A = 0.

33. Na czym polega efekt Dopplera.

Zjawisko polegające na pozornej zmianie częstotliwości źródła dźwięku odbieranego przez obserwatora poruszającego się względem źródła z prędkością

v_z - prędkość źródła, v_o -prędkość obserwatora, v_g -prędkość dźwięku w ośrodku,

34. Podaj wzór na równanie stanu gazu rzeczywistego.

Gdzie:

a - stała charakterystyczna dla danego gazu, uwzględniająca oddziaływanie między cząsteczkami gazu (cząsteczki gazu przyciągają się, w wyniku czego rzeczywiste ciśnienie gazu na ścianki naczynia jest mniejsze niż w przypadku, gdyby tego oddziaływania nie było),

b - stała charakterystyczna dla danego gazu, uwzględniająca skończone rozmiary cząsteczek, ma wymiar objętości, przez co uznawana jest za objętość mola cząsteczek gazu,

p - ciśnienie,

V_m =
- objętość molowa,

V - objętość

n - liczność (ilość gazu) w molach

T - Temperatura bezwzględna,

R - uniwersalna stała gazowa

35. Podaj definicję entropii.

Entropia jest miarą nieuporządkowania układu cząstek. Im większy jest stan nieporządku położeń i prędkości w układzie tym większe prawdopodobieństwo, że układ będzie w tym stanie. Zgodnie z II zasadą termodynamiki, jeśli układ przechodzi z jednego stanu równowagi do drugiego, bez udziału czynników zewnętrznych, to jego entropia zawsze rośnie.

36. Czym zajmuje się statyka płynów.

Statyka płynów zajmuje się zagadnieniami równowagi i stateczności płynów, nieruchomych względem przyjętego układu odniesienia, a także siłami wywieranymi przez płyny na ścianki zbiorników bądź też na ścianki ciał zanurzonych w płynie i pozostających w spoczynku względem niego.

37. Podaj równanie równowagi Eulera.

gdzie:

V - prędkość przepływu

p - ciśnienie

ρ - gęstość

F - tzw. jednostkowa siła masowa

38. Podaj prawo Pascala.

Jeżeli na płyn nie działają siły masowe (mogą działać siły powierzchniowe), czyli wtedy gdy płyn pozostaje w spoczynku, to ciśnienie hydrostatyczne (statyczne) jest stałe w całej masie płynu.

39. Na czym polega paradoks hydrostatyczny (twierdzenie Stewina).

Paradoks hydrostatyczny - paradoks związany z mechaniką płynów, polegający na tym, że ciśnienie na dnie naczynia nie zależy wprost od ciężaru cieczy zawartej w naczyniu a zależy od wysokości słupa cieczy nad dnem. Natomiast parcie cieczy na dno naczynia zależy od pola powierzchni dna, wysokości słupa cieczy i ciężaru właściwego cieczy. Wynika z tego, że parcie cieczy na dno w naczyniach o różnych kształtach będzie takie samo, jeżeli pole powierzchni dna każdego z tych naczyń i wysokość słupa cieczy w tych naczyniach będą równe.

---