Silniki cieplne
Gaz roboczy w silniku poddawany jest różnym przemianom, których celem jest przekształcenie energii cieplnej pochodzącej ze źródła ciepła w pracę mechaniczną.Tylko część pobranego ciepła może zostać zamieniona na pracę. Pozostała część oddawana jest do chłodnicy. Gdy T 1 oznacza temperaturę źródła ciepła, a T 2 temperaturę chłodnicy, to T 2 < T 1 .
Siła dośrodkowa
Jest to siła, która jest przyczyną przyspieszenia dośrodkowego . Powoduje ona zakrzywienie toru nie zmieniając szybkości ciała. Jest ona prostopadła do toru i zwrócona w stronę środka krzywizny .W ruchu po okręgu siła dośrodkowa leży wzdłuż promienia okręgu i jest zwrócona do środka okręgu, a jej wartość zgodnie z II zasadą dynamiki wyraża się wzorem:
Siła elektrodynamiczna
Siłę działającą na przewodnik z prądem umieszczony w polu magnetycznym nazywamy siłą elektrodynamiczną . F = B ⋅ I ⋅ l ⋅ sinα , gdzie α jest kątem zawartym pomiędzy wektorem indukcji i kierunkiem przepływu prądu. Jeśli α = 0 , to sinα = 0 i F = 0 .Dla α = 90° sinα = 1 i wtedy mamy: F = B ⋅ I ⋅ l Kierunek i zwrot siły elektrodynamicznej określa reguła lewej dłoni.
Siła jako wektor
Wszystkie siły są wielkościami wektorowymi. Każda siła ma więc wartość, kierunek i zwrot. Jeśli na ciało działa kilka sił, to zachowuje się ono tak, jakby działała na nie jedna siła, która jest sumą tych wszystkich sił. Nazywamy ją siłą wypadkową . Dodawanie sił odbywa się zgodnie z obowiązującymi w matematyce metodami dodawania wektorów. Symbolem siły jest duża litera ze strzałką u góry, np. . Wartość wektora można oznaczać po prostu jako F, R, Q (bez strzałki) np. F = 10N, R = 2N, Q =...
Siła Lorentza
Siła Lorentza jest to siła, która działa na naładowaną cząstkę wpadającą z pewną prędkością do pola magnetycznego. Wielkość tej siły zależy od wartości indukcji magnetycznej pola magnetycznego B , ładunku elektrycznego cząstki q , i prędkości z jaką cząstka wpada do pola v , według wzoru: F L = qvB ⋅ sinα, w którym kąt α , to kąt zawarty między wektorem indukcji B i wektorem prędkości cząstki v . Kierunek i zwrot siły Lorentza określa reguła śruby prawoskrętnej. Siła...
Siła tarcia
Siła tarcia to siła, która występuje między stykającymi się powierzchniami dwóch ciał. Wartość siły tarcia zależy od rodzaju stykających się powierzchni (od stopnia ich gładkości) oraz od siły nacisku, jaką wywiera jedno ciało na drugie. Siła tarcia nie zależy od wielkości stykających się powierzchni.
Siły i przyspieszenie w ruchu na równi pochyłej
Siła ciężkości (ciężar ciała) na równi pochyłej rozkłada się na dwie siły: siłę równoległą do powierzchni równi –F S i siłę prostopadłą do powierzchni równi –F N Siła F S powoduje ruch ciała wzdłuż równi, a siła F N naciska na równię i dlatego ma wpływ na wartość siły tarcia. Siła F N jest równoważona przez siłę sprężystości równi S , a niezrównoważona siła wypadkowa o wartości F w s - T = F − nadaje ciału na równi przyspieszenie: Podstawiając do tego wzoru F w =F S...
Siły równoważące się
Jeśli na jedno ciało działają dwie siły o takiej samej wartości, takim samym kierunku, lecz o przeciwnym zwrocie, to wypadkowa tych sił wynosi zero. Takie siły nazywamy siłami równoważącymi się. Gdy na ciało działają siły równoważące się, to zachowuje się ono tak, jakby nie działała na nie żadna siła. Siły w przyrodzie występują parami , to znaczy, że każdej sile akcji ze strony jednego ciała odpowiada siła reakcji ze strony drugiego ciała, która ma taki sam kierunek, taką samą wartość,...
Skraplanie
Skraplanie to proces odwrotny do wrzenia i parowania. Polega na zmianie stanu gazowego w stan ciekły. Podczas skraplania ciecz musi oddawać ciepło do otoczenia.
Soczewki
Soczewka to przezroczysta dla światła bryła ograniczona z dwóch stron powierzchniami kulistymi o promieniach krzywizn r 1 i r 2 . Soczewki występują w kilku postaciach: dwuwypukłe, płasko-wypukłe, wklęsło-wypukłe oraz dwuwklęsłe, płasko-wklęsłe i wypukło-wklęsłe. Dla soczewek podobnie jak dla zwierciadeł wyróżniamy oś optyczną, na której leżą środki obu krzywizn ograniczających soczewkę oraz dwa ogniska po każdej stronie soczewki. Dla soczewki ognisko jest miejscem, w którym...
Sprawność silnika
Sprawność silnika η jest parametrem charakteryzującym dany silnik. Wyraża się ona wzorem: gdzie W – praca wykonana przez gaz roboczy, Q 1 – ciepło pobrane ze źródła. Oznaczając przez Q 2 ciepło oddane przez gaz do chłodnicy i korzystając z zasady zachowania energii możemy napisać: W = Q 1 − Q 2 . Zatem: W tym wzorze Q 2 oznacza bezwzględną wartość ciepła oddanego do chłodnicy. Dla silnika pracującego w cyklu Carnota można wykazać, że: gdzie T 1 i T 2 to...
Stabilność jąder atomowych
Duże jądra atomowe są mniej stabilne niż jądra małe. Jest to skutek krótkozasięgowego charakteru sił jądrowych, które słabną przy większych odległościach między protonami znajdującymi się na przeciwnych brzegach jądra. Duży wpływ na stabilność jąder wywierają neutrony, które osłabiają bardzo silne daleko zasięgowe i odpychające oddziaływanie między protonami. Tak więc trwałość jąder zagwarantowana jest przez ściśle określoną liczbę protonów i neutronów. Jądra nietrwałe rozpadają się na jądra...
Stan równowagi termodynamicznej
Stan równowagi termodynamicznej to stan, w którym nie zachodzi wymiana energii między układem a otoczeniem. Dwa układy, które nie są od siebie cieplnie odizolowane, znajdują się w stanie równowagi termodynamicznej, jeżeli mają jednakową temperaturę.
Stan równowagi termodynamicznej i zerowa zasada termodynamiki
Jeżeli dwa układy znajdują się w stanie równowagi termodynamicznej (cieplnej) z trzecim układem, to znajdują się także w stanie równowagi ze sobą.
Struktura wszechświata
Wszechświat zbudowany jest z miliardów galaktyk , które można uważać za jego podstawowe elementy. Każda galaktyka składa się średnio z około 100 miliardów gwiazd oraz gazu i pyłu. Galaktyki mają różne kształty. Są galaktyki eliptyczne przypominające spłaszczoną kulę, galaktyki spiralne w postaci dysku z wystającymi ramionami i galaktyki nieregularne. Najwięcej gwiazd znajduje się w centrum galaktyk. Galaktyki występują samodzielnie lub tworzą większe struktury nazywane gromadami...
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...
Sublimacja i resublimacja
Sublimacja to bezpośrednia zmiana stanu stałego w gazowy z pominięciem stanu ciekłego. Resublimacja to proces odwrotny do sublimacji polegający na bezpośredniej zmianie stanu gazowego w stały.
Synteza termojądrowa
Synteza termojądrowa polega na połączeniu dwóch mniejszych jąder w jedno jądro o średniej masie. Deficyt masy, jaki wynika z różnicy między sumaryczną masą składników reakcji syntezy i masą jądra powstałego w wyniku ich połączenia, jest źródłem wyzwolonej w takiej reakcji olbrzymiej energii (E = mc 2 ) . Reakcje syntezy termojądrowej zachodzą w Słońcu, gdzie jądra helu powstają z dwóch jąder wodoru (deuteru): Reakcja syntezy zajdzie wtedy, gdy dwa jądra zbliżą się do siebie na...
Szybkość rozpadu promieniotwórczego
Różne pierwiastki rozpadają się w różnym czasie. Dla każdej substancji promieniotwórczej określa się czas, po którym połowa jąder zawartych w substancji promieniotwórczej ulega rozpadowi. Jest to czas połowicznego rozpadu . Przykład: Dla radu Ra-226 czas połowicznego rozpadu wynosi 1620 lat. Oznacza to, że po takim czasie tylko połowa jąder zawartych w dowolnej ilości radu ulega rozpadowi i przekształca się w izotop ołowiu. Po upływie kolejnych 1620 lat rozpadnie się połowa z połowy...
Śmierć gwiazdy
W zależności od początkowej masy gwiazd ich śmierć przebiega różnie. Gwiazdy o średniej masie, takie jak Słońce, po wyczerpaniu się wodoru znowu zaczynają się kurczyć i rozgrzewać, aż do momentu wytworzenia się odpowiednio dużego ciśnienia i temperatury, w której z helu powstaje węgiel. Ponieważ w zewnętrznej otoczce gwiazdy zachodzą jeszcze reakcje syntezy helu z wodoru, to zaczyna się ona rozszerzać i puchnąć. Jest to faza czerwonego olbrzyma , w której Słońce pochłonie swoje planety....
Światło jako fala elektromagnetyczna
Drgające ładunki elektryczne wytwarzają w przestrzeni zmienne pole elektryczne, które zgodnie z prawem Maxwella indukuje zmienne pole magnetyczne, a to z kolei indukuje zmienne pole elektryczne itd. Tak więc drgania pola elektrycznego wzbudzają drgania pola magnetycznego i odwrotnie. Drgające pola, które wzajemnie się wzbudzają, nazywamy promieniowaniem elektromagnetycznym . Promieniowanie elektromagnetyczne rozchodzi się w przestrzeni jak fala o częstotliwości równej częstotliwości...