Wzór
Rzuty – ruchy pod wpływem siły przyciągania ziemskiego
Rzut pionowy Warunki początkowe: prędkość początkowa v 0 skierowana pionowo do góry. Rzut pionowy składa się z dwóch ruchów następujących po sobie. Są to: Ruch jednostajnie opóźniony w górę z opóźnieniem g: ciało w czasie wznoszenia osiągnie wysokość Ruch jednostajnie przyspieszony w dół z przyspieszeniem g: ciało w czasie opadania zwiększa prędkość od zera do wartości, jaką nadano mu w chwili wyrzucenia. Rzut poziomy Warunki początkowe: ciało...
Równania opisujące drgania wymuszone
Ciało wykonujące drgania wymuszone Siła wymuszająca Zależność wychylenia ciała od czasu: x(t)=A⋅sin(ωt+ϕ). Zależność wartości siły od czasu: F(t)=F 0 ⋅sinωt . Amplituda drgań wymuszonych: Gdy sinωt = 1, to F(t)=F 0 . F 0 – to maksymalna wartość siły wymuszającej. Zależność przesunięcia fazowego od częstotliwości kołowej: Zakładamy, że dla chwili t = 0 siła przyjmuje wartość równą zeru. Częstotliwości drgań wymuszonych oraz...
Nierównoczesność zdarzeń
Nierównoczesność zdarzeń w jednym układzie, które w innym zaszły jednocześnie. Jeżeli dwa zdarzenia zaszły jednocześnie w dwóch różnych miejscach w układzie U , względem którego porusza się układ U’ z prędkością zbliżoną do prędkości światła, to prawdziwy jest wzór:
Równanie fali harmonicznej kulistej
gdzie y – to wartość wychylenia z położenia równowagi dla cząsteczki ośrodka, która w chwili t znajduje się w odległości r od źródła.
Ruchy w ziemskim polu grawitacyjnym
Pole grawitacyjne wytwarzane przez masę Ziemi w obszarze obejmującym niewielkie odległości od Ziemi w porównaniu z jej promieniem, jest polem jednorodnym: W polu jednorodnym linie pola są równoległe, a natężenie pola jest w każdym punkcie takie samo. Dla ziemskiego jednorodnego pola grawitacyjnego natężenie pola
Entropia układu ciał
Entropia układu ciał jest sumą entropii wszystkich ciał należących do układu: S = S 1 + S 2 + ... + S n Zmiana entropii całego układu jest równa sumie zmian entropii poszczególnych ciał należących do układu.
Przykłady ruchu harmonicznego
Ciało o masie m zaczepione do jednego końca sprężyny wykonuje drgania harmoniczne pod wpływem siły F = – kx, jeśli zostanie wychylone z położenia równowagi poprzez naciągnięcie lub ściśnięcie sprężyny: Innym przykładem ruchu harmonicznego jest ruch wahadła matematycznego, które składa się z punktu materialnego o masie m zawieszonego na cienkiej i nierozciągliwej nici. Jeżeli wychylimy tę masę z położenia równowagi o bardzo mały kąt i puścimy swobodnie, to będzie ona wykonywała...
Prawo indukcji Faraday’a
Jeśli zmiana strumienia magnetycznego ΔΦ B objętego obwodem elektrycznym zachodzi w czasie Δt , to w obwodzie tym powstaje siła elektromotorycznej indukcji ε ind , która jest równa: Znak minus w tym wzorze wynika z reguły Lentza , która mówi, że kierunek przepływu prądu indukcyjnego jest taki, iż pole magnetyczne tego prądu przeciwstawia się zmianie strumienia indukcji.
Prawo powszechnego ciążenia
Źródłem siły przyciągania grawitacyjnego jest masa. Każde dwa ciała o masach M i m znajdujące się w odległości r przyciągają się wzajemnie siłą grawitacji F , której wartość jest wprost proporcjonalna do iloczynu tych mas, a odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi: Obydwie siły działające na każde z dwóch ciał mają taką samą wartość i kierunek, lecz przeciwne zwroty. Ziemia przyciąga Słońce siłą o takiej samej wartości jak siła, z jaką Słońce przyciąga...
Ciepło właściwe molowe
Ciepło właściwe molowe C to ilość ciepła niezbędna do zmiany temperatury jednego mola gazu o 1K (1K = 1°C). gdzie: Δ T – zmiana temperatury, Q – wartość wymienionego ciepła, n – liczba moli. Między ciepłem właściwym c w a ciepłem molowym C istnieje związek: cw ⋅ μ = C , gdzie μ to masa jednego mola gazu.
Prawo Hessa
Niezależnie od tego, czy reakcja chemiczna przebiega od stanu początkowego do stanu końcowego bezpośrednio czy przez reakcje pośrednie, całkowity efekt cieplny reakcji jest w obu przypadkach taki sam. Założono, że wszystkie procesy muszą zachodzić w ustalonych warunkach izotermiczno-izobarycznych lub izotermiczno-izochorycznych. Efekty cieplne reakcji można obliczyć korzystając z prawa Lavoisiera-Laplace’a oraz prawa Hessa. Prawa te wykorzystuje się do wyznaczenia nieznanych efektów...
Definicje wielkości opisujących ruch obrotowy bryły sztywnej
Ramię siły to wektor łączący środek obrotu z wektorem siły. Jego wartość wyrażamy w metrach, [r] = [m] . Moment siły to wektor , którego wartość obliczamy według wzoru: M=r⋅F⋅sinα [N⋅m] . Kierunek wektora momentu siły jest prostopadły do płaszczyzny, w której leży siła i jej ramię. Zwrot wektora momentu siły ma wpływ na kierunek obrotu bryły. Posługujemy się tutaj regułą śruby prawoskrętnej Moment bezwładności punktu materialnego o masie m...
Dylatancja czasu
Dylatacja czasu polega na zmianie odstępu czasowego pomiędzy dwoma zdarzeniami przy zmianie układu odniesienia, względem którego odstęp ten był mierzony. Jeżeli dwa zdarzenia zaszły po sobie w tym samym punkcie spoczywającym względem układu U’ , który porusza się z prędkością zbliżoną do prędkości światła względem układu U , to prawdziwy jest następujący wzór:
Kontrakcja
Kontrakcja polega na skróceniu długości ciała w układzie, względem którego ciało to porusza się z prędkością zbliżoną do prędkości światła. Zjawisko to dotyczy długości ciała w kierunku ruchu. Jeżeli ciało znajduje się w spoczynku względem układu U’ , który porusza się z prędkością u względem układu U , to prawdziwy jest następujący wzór:
Definicje wielkości fizycznych opisujących cieplne właściwości substancji
Temperatura – T T [K] = t [°C] + 273,15 [K] Wzór ten jest tylko metodą przeliczania skali i z formalnego punktu widzenia nie jest on poprawny. Temperatura jest wielkością,która zależy od średniej energii kinetycznej przypadającej na jedną drobinę substancji.Im ta energia jest wyższa, tym wyższą temperaturę wskazuje termometr. W układzie jednostek SI temperaturę mierzymy w kelwinach [K]. Ciepło właściwe substancji– c w Im większe ciepło właściwe, tym więcej...
Zmiany entropii
Zmiany entropii zachodzą np. podczas ogrzewania lub podczas zmiany stanu skupienia. Gdy ciało znajdujące się w temperaturze T przyjmie z otoczenia ciepło ΔQ , to jego entropia wzrośnie o: Gdy ciało się chłodzi, to jego entropia maleje zgodnie z tym samym wzorem. Zmiana entropii wyraża się poprzez energię przekazaną w postaci ciepła, a nie w postaci pracy. Tak więc sama praca nie zmienia entropii.
Zasada zachowania momentu pędu
Zasada zachowania momentu pędu wynika z II zasady dynamiki dla bryły sztywnej, którą można przedstawić w postaci: Z powyższego wzoru widać, że gdy wypadkowy moment sił M w = 0, to L k - L 0 = 0 i tym samym: L = const, czyli I ⋅ ω = const. Jest to treść zasady zachowania momentu pędu (krętu) . Wnioskujemy stąd, że jeżeli M w = 0, to zmiana momentu bezwładności (inny rozkład masy względem osi obrotu) pociąga za sobą taką zmianę szybkości kątowej, przy której moment pędu...
II zasada dynamiki dla ruchu obrotowego bryły sztywnej
Jeśli na bryłę sztywną działa niezrównoważony moment sił względem wybranej osi obrotu, to bryła porusza się wokół tej osi ruchem obrotowym przyspieszonym (opóźnionym), w którym przyspieszenie kątowe jest wprost proporcjonalne do wartości wypadkowego momentu siły M w , a odwrotnie proporcjonalne do momentu bezwładności bryły I , wyznaczonego względem tej osi: skąd mamy: M w = ε ⋅ I.
Transformacja Lorentza tabela
We wszystkich wzorach c≈3⋅10 8 m/s oznacza prędkość światła w próżni, a wyraz w którym u oznacza wartość prędkości układu U’ względem układu U . Układ U Układ U' Współrzędne w układzie U: x, y, z, t – są nam znane Współrzędne w układzie U’: x′=γ(x−ut), y′ = y, z′ = z, v x , v y , v z – składowe wektora prędkości z jaką porusza się ciało w układzie U . Składowe wektora prędkości tego samego ciała wyznaczone w układzie U’:...
Podstawowe równania opisujące ruch harmoniczny
Równanie Wykres Wychylenie z położenia równowagi: x=A⋅sin(ωt+ϕ). x max = A. Prędkość: v=Aω⋅cos(ωt+ϕ). v max = Aω. Przyspieszenie: a= −Aω 2 ⋅ sin(ωt+ϕ). a max = A ω 2 . Można zauważyć, że: a= −ω 2 ⋅ x. Energia kinetyczna: Energia potencjalna: Energia całkowita:
Budowa atomu według Bohra
Teoria budowy atomu sformułowana przez Bohra z punktu widzenia współczesnej fizyki jest błędna. Jednak postulaty tej teorii prowadzą do wniosków, które dobrze służą do opisu atomów wodoropodobnych. Przed stworzeniem przez Bohra teorii atomu Ernest Rutherford na podstawie swoich doświadczeń wyprowadził wniosek, że atom składa się z dodatnio naładowanego jądra atomowego oraz ujemnie naładowanych elektronów, które poruszają się wokół jądra po orbitach kołowych i eliptycznych. Zgodnie z...
Mol
Mol to ilość substancji posiadająca liczbę Avogadra drobin, czyli tyle, ile jest atomów w 12 gramach węgla 12 C. Jeśli N oznacza całkowitą liczbę drobin w gazie, to liczbę moli tego gazu obliczamy ze wzoru:
Energia spoczynkowa
Energia spoczynkowa, nie występująca w ramach mechaniki Newtona, jest energią ciała spoczywającego w danym układzie odniesienia i wynika z posiadania przez to ciało masy. Wielkość ta wyraża się wzorem: E 0 = mc 2
Fale de Broglie’a
Każda cząstka materialna poruszająca się z określoną prędkością jest jednocześnie falą, której długość zależy odwrotnie proporcjonalnie od jej pędu zgodnie ze wzorem de Broglie’a : Fale związane z cząstkami materii nazywamy falami de Broglie’a. Mikrocząstki naszego świata raz zachowują się jak cząstki, a innym razem ujawniają swoje właściwości falowe. Nie są więc ani cząstkami, ani falami. Są jednym i drugim równocześnie.
Entropia
Entropia S jest funkcją stanu, która jest tym większa, im stan układu jest bardziej prawdopodobny (bardziej chaotyczny). Z kolei prawdopodobieństwo znalezienia się układu w danym stanie jest tym większe, im więcej jest możliwych sposobów, na które określony stan może być osiągnięty. Ponieważ stan o wysokim stopniu nieuporządkowania można uzyskać na dużo więcej różnych sposobów niż stan uporządkowany, to jest on bardziej prawdopodobny od stanu uporządkowanego. Entropia jest miarą...
Oddziaływania między drobinami substancji w różnych stanach skupienia
Właściwości fizyczne każdej substancji zależą od jej budowy wewnętrznej. Siły oddziaływań między drobinami substancji są największe, gdy jest ona w stanie stałym, mniejsze gdy jest w stanie ciekłym i najmniejsze, gdy jest w stanie gazowym. Z tego powodu drobiny w stanie stałym mają najmniej swobody, mogą drgać tylko wokół ustalonych położeń równowagi i trudno jest zmienić kształt ciał stałych . Na skutek dużych oddziaływań drobiny ciał stałych są tak blisko siebie, że już bliżej być nie...
Praca prądu elektrycznego
Praca prądu elektrycznego o natężeniu I płynącego w czasie t przez element obwodu, na którego końcach różnica potencjałów jest równa U , określona jest wzorem:
Trzecie prawo Keplera
Stosunek kwadratu okresu T obiegu wokół Słońca do sześcianu średniej odległości od Słońca R (promień orbity) jest dla każdej planety taki sam:
Definicje wielkości opisujących pole grawitacyjne
Natężenie pola grawitacyjnego – γ Natężenie pola w danym punkcie wyraża siłę działającą na jednostkową masę umieszczoną w tym punkcie: Natężenie jest wektorem , który ma kierunek i zwrot taki sam jak siła F . Wartość wektora natężenia pola obliczamy dzieląc wartość siły przez masę umieszczoną w tym punkcie pola: Potencjał – V Punkty jednakowo odległe od źródła pola mają jednakowy potencjał. Powierzchnie kuliste utworzone z punktów, na których potencjał...
Definicje wielkości charakteryzujących ruch jednostajny po okręgu
Okres – T [s] Okres to czas, w którym zostanie zakreślony jeden pełny okrąg. Droga przebyta w tym czasie jest równa obwodowi okręgu: s= 2πr . Częstotliwość – f [Hz] Częstotliwość informuje nas o liczbie okrążeń (liczba całkowita lub ułamek) wykonanych w czasie jednej sekundy: Stąd: v=2πr⋅f. Szybkość kątowa – ω [s –1 ] Szybkość kątowa to stosunek kąta zakreślonego przez wektor wodzący do czasu, w którym ten kąt został zakreślony:...
Prawo Ohma dla przewodników
Prawo Ohma mówi, że w stałej temperaturze stosunek napięcia na danym odcinku przewodnika do natężenia prądu, jaki w tym odcinku płynie jest wielkością stałą, charakteryzującą ten przewodniki równą jego oporowi. co można zapisać w postaci: Odwrotność oporu, który ma dla danego opornika wartość stałą, jest tutaj współczynnikiem kierunkowym. Wykres zależności natężenia prądu od napięcia nazywamy charakterystyką prądowo-napięciową . Dla przewodników jest ona liniowa:
Równanie fali harmonicznej płaskiej:
gdzie y – to wartość wychylenia z położenia równowagi dla cząsteczki ośrodka, która w chwili t znajduje się w odległości x od źródła fali.
Prawo Gaussa dla magnetyzmu
Prawo Gaussa dla magnetyzmu, które mówi, że pole magnetyczne jest polem bez źródłowym, czyli że strumień indukcji magnetycznej przez dowolną płaszczyznę zamkniętą jest równy zero: Φ B = 0.
Interferencja dwóch fal kulistych
Na rysunku przedstawione są dwa spójne źródła fal kulistych.Zaburzenie falowe w punkcie P powstaje w wyniku nałożenia się na siebie dwóch fal. Fala pochodząca od źródła Z 2 przebyła dłuższą drogę niż ta, która pochodzi od źródła Z 1 . Zaburzenia falowe w punkcie P pochodzące od tych dwóch źródeł mają postać: Zaburzenie wypadkowe jest sumą y 1 i y 2 : y(t)= y(r 1 , t)+ y(r 2 , t), skąd wynika, że zaburzenie falowe w punkcie P opisuje równanie: Wyrażenie jest...
Druga prędkość kosmiczna
Druga prędkość kosmiczna jest to najmniejsza prędkość, jaką należy nadać ciału na Ziemi, aby mogło oddalić się od Ziemi na nieskończenie dużą odległość. Wartość tej prędkości wyraża się wzorem: Ciało wyrzucone z Ziemi z taką prędkością znajdzie się poza obszarem ziemskiego pola grawitacyjnego i może obiegać Słońce.
Cykle termodynamiczne
Cykl termodynamiczny jest procesem, w którym gaz poddawany jest zbiorowi przemian gazowych, po których gaz zawsze wraca do tego samego stanu (tych samych wartości ciśnienia, objętości i temperatury, a co za tym idzie do tej samej energii wewnętrznej). W oparciu o cykle termodynamiczne działają silniki cieplne i chłodziarki. Ponieważ w całym cyklu ΔU = 0 , to Q+W=0 , a stąd Q= −W . Tutaj Q oznacza różnicę między ciepłem pobranym i oddanym do chłodnicy, zaś W to efektywna praca, która...
Ciepło właściwe przy stałej objętości i przy stałym ciśnieniu
Ciepło właściwe c V , to ciepło właściwe wyznaczone przy stałej objętości gazu. Ciepło właściwe c p , to ciepło właściwe wyznaczone przy stałym ciśnieniu. Różnicę między nimi wyraża wzór:
Charakterystyka roztworów rzeczywistych
Stężenie roztworu to stosunek ilości substancji rozpuszczonej dookreślonej ilości (objętości lub masy) roztworu. Stężenie procentowe C p wyraża liczbę gramów substancji rozpuszczonej,znajdującej się w 100 gramach roztworu: Stężenie molowe C m określa liczbę moli substancji rozpuszczonej w 1 dm 3 (1000 cm 3 ) roztworu: Przy wzajemnym przeliczaniu stężeń można korzystać ze wzoru: Aby przygotować roztwór o określonym stężeniu należy: obliczyć liczbę gramów...
Poziom natężenia fali akustycznej
Poziom natężenia fali akustycznej wyrażamy w belach [B] lub decybelach [dB] i definiujemy za pomocą wzoru: I – natężenie fali, której poziom natężenia obliczamy. I 0 = 10 -12 W/m 2 , to minimalne natężenie fali akustycznej o częstotliwości 1000 Hz, słyszalnej dla człowieka. Maksymalne natężenie fali akustycznej jakie nie prowadzi do uszkodzenia błony bębenkowej jest równe 1,07 W/m 2 . Przykład:
Efekt Dopplera
Efekt Dopplera występuje wtedy, gdy źródło fali jest w ruchu względem obserwatora. Polega on na tym, że w zależności od tego, czy źródło fali zbliża się do obserwatora czy oddala, rejestruje on większą lub mniejszą częstotliwość fal niż mają fale wysyłane ze źródła. Jeżeli obserwator zbliża się do źródła fal akustycznych z prędkością v 0 , a źródło fal akustycznych o częstotliwości f dodatkowo zbliża się do obserwatora z prędkością v z , to częstotliwość jaką zarejestruje obserwator...
Strumień indukcji magnetycznej
Strumieniem indukcji magnetycznej przechodzącym przez płaską powierzchnię o polu S znajdującą się w jednorodnym polu magnetycznym o indukcji B nazywamy wielkość określoną wzorem: gdzie: B – wektor indukcji pola magnetycznego, S – wektor prostopadły do powierzchnio wartości równej polu tej powierzchni, α – kąt pomiędzy wektorami S i B . Jednostką strumienia indukcji magnetycznej jest weber [Wb]. Strumień indukcji magnetycznej ma wartość jednego webera, jeśli...
Prawo załamania światła
Gdy światło przechodzi z ośrodka o bezwzględnym współczynniku załamania n 1 do ośrodka o bezwzględnym współczynniku załamania n 2 , to stosunek sinusa kąta padania do sinusa kąta załamania jest równy stosunkowi bezwzględnych współczynników załamania światła w obu ośrodkach, zgodnie ze wzorem w którym n 2/1 oznacza współczynnik załamania drugiego ośrodka względem pierwszego.
Odkształcanie sprężyste
Odwracalne odkształcenie ciał stałych nazywamy odkształceniem sprężystym , dla którego słuszne jest prawo Hooke’a: gdzie Δl=l−l 0 jest wydłużeniem spowodowanym siłą F . Współczynnik sprężystości k zależy od pola powierzchni przekroju poprzecznego pręta S i od jego długości początkowej l 0 , zgodnie ze wzorem: w którym E to współczynnik proporcjonalności nazywany modułem Younga , zależny wyłącznie od rodzaju materiału, z którego wykonany jest pręt. Prawo Hooke’a...
Napięcie skuteczne prądu przemiennego
Napięcie skuteczne na zaciskach określonego odcinka obwodu, przez który płynie prąd przemienny, jest równe wartości napięcia na zaciskach tego samego odcinka obwodu, gdy płynie przez niego prąd stały, który powoduje wydzielenie się tej samej ilości energii, co prąd przemienny w tym samym czasie. Dla napięcia sinusoidalnie zmiennego wielkość ta wyraża się wzorem:
Zasada superpozycji pól
Gdy pole grawitacyjne jest wytwarzane przez kilka mas, to wypadkowe natężenie pola w danym punkcie jest wektorową sumą natężeń pochodzących od wszystkich mas: W ten sam sposób wyznaczyć można potencjał pola w danym punkcie pochodzący od wielu źródeł: