fizyka-wzory.rtf

FIZYKA – WZORY

Rozdziały:

1.1.  Mechanika punktu materialnego

1.2.  Mechanika bryły sztywnej

1.3.  Elementy mechaniki relatywistycznej

1.4.  Pole grawitacyjne

1.5.  Pole elektrostatyczne

1.6.  Prąd stały

1.7.  Pole magnetyczne

1.8.  Pole elektromagnetyczne

1.9.  Drgania mechaniczne i elektromagnetyczne

1.10.  Fale mechaniczne i elektromagnetyczne

1.11.  Optyka

1.12.  Dualizm falowo-korpuskularny

1.13.  Termodynamika

1.14.  Budowa atomu

1.15.  Jądro atomowe i cząstki elementarne

1.1. Mechanika punktu materialnego

POJĘCIA PODSTAWOWE

Wektor położenia r = [x,y,z]

Wartość wektora położenia

Prędkość v = [vx,vy,vz], gdzie ,,

Jednostką prędkości jest metr na sekundę: m/s

Przyspieszenie  a = [ax,ay,az], gdzie ,,

Jednostką przyspieszenia jest metr na sekundę do kwadratu: m/s2

Droga s w przedziale czasu t0 do t1:

Dla ruchu prostoliniowego jednostajnie zmiennego: ,

RUCH PO OKRĘGU

Ruch po okręgu: , , gdzie α(t) – dowolna funkcja czasu

Jest to ruch po okręgu ośrodku w x0 i y0.

Wielkość nazywamy prędkością kątową, zaś wielkość przyspieszeniem kątowym.

Dla ruchu jednostajnego ,,,, gdzie an – przyspieszenie dośrodkowe.

ZASADY DYNAMIKI

I zasada dynamiki: Istnieje taki układ odniesienia (zwany układem inercjalnym), w którym wszystkie punkty materialne nie podlegające oddziaływaniom poruszają się ruchem jednostajnym prostoliniowym lub spoczywają. Prawa mechaniki mają szczególnie prostą postać w inercjalnych układach odniesienia.

II zasada dynamiki: Punkt materialny, na który działa niezrównoważona siła , uzyskuje w inercjalnym układzie odniesienia przyspieszenie o kierunku i zwrocie zgodnym z kierunkiem i zwrotem siły i o wartości wprost proporcjonalnej do wartości siły:

Za jednostkę siły przyjęto taką siłę, która ciału o masie 1kg nadaje przyspieszenie 1m/s2. Jednostkę tę nazywamy niutonem (N):

Istnieje też inne sformułowanie II zasady dynamiki:

Pierwsza pochodna pędu względem czasu jest równa sile działającej na ciało:

Zmiana pędu w czasie t0 do t1 jest równa popędowi siły.

III zasada dynamiki: Oddziaływania w przyrodzie mają charakter zwrotny. Jeśli ciało B wpływa na stan ciała A, to i ciało A musi wpływać na stan ciała B.

lub:

Jeżeli ciało B działa na ciało A pewną siłą, to jednocześnie ciało A działa na ciało B siłą równą co do wartości, lecz przeciwnie skierowaną i leżącą na tej samej prostej.

PRAWO ZACHOWANIA PĘDU UKŁADU PUNKTÓW MATERIALNYCH

Suma pędów ciał wchodzących w skład układu izolowanego, zwana całkowitym pędem układu, jest wielkością stałą:

ENERGIA KINETYCZNA I PRACA

Praca wykonana przez siłę F działającą na punkt materialny o masie m jest równa zmianie energii kinetycznej tego punktu.

Praca przy stałej sile jest równa iloczynowi skalarnemu siły i wektora przesunięcia wzdłuż kierunku działania siły:.

Jeżeli na punkt materialny działa zmienna siła, wówczas praca wynosi: .

Jednostką pracy i energii jest dżul (J). Jest to praca wykonana przez przyłożenie siły 1N i przesunięcie ciała na drodze 1m w kierunku równoległym do siły.

Praca przypadająca na jednostkę czasu nazywana jest mocą. Jednostką mocy jest wat (W).

1.2. Mechanika bryły sztywnej

Bryłą sztywną nazywamy ciało, w którym odległości między dowolnie wybranymi punktami nie zmieniają się podczas ruchu ciała. Wektor położenia r środka masy:

Prędkość kątowa bryły:

Przyspieszenie kątowe bryły:

Energia kinetyczna obracającej się bryły: lub

Moment bezwładności:

Jednostką momentu bezwładności jest [Iz]=kg*m2

Moment pędu bryły:

Jednostką momentu pędu jest [J]=kg*m2/s

Moment siły:

1.3. Elementy mechaniki relatywistycznej

Nie obowiązuje II zasada dynamiki w postaci ma=F.

Obowiązuje w dalszym ciągu prawo: F=dp/dt.

Zamiast wzoru p=mv teoria względności każe używać wzoru , gdzie mr zależy od masy ciała w spoczynku i od prędkości ciała:

Równoważność masy i energii:

1.4. Pole grawitacyjne

POJĘCIA PODSTAWOWE

Prawo powszechnej grawitacji:

Natężenie pola grawitacyjnego:

Praca w polu grawitacyjnym:

Energia potencjalna:

Potencjał grawitacyjny:

Prawa Keplera:

I – Orbita każdej planety jest elipsą, przy czym Słońce znajduje się zawsze w jednym z ognisk elipsy.

II – Prędkość polowa każdej planety jest stała, co oznacza, że wektor położenia planety zakreśla w jednakowych przedziałach czasu równe pola.

III – Stosunek kwadratu okresu T obiegu planety dookoła Słońca do sześcianu średniej odległości R od niego jest dla wszystkich planet Układu Słonecznego jednakowy:

...