Wzór
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:
Rezonans
Rezonans to zjawisko zachodzące wtedy, gdy częstość siły wymuszającej ma wartość: Jeśli warunek ten jest spełniony, to amplituda drgań wymuszonych przyjmuje maksymalną wartość równą: Gdy nie występuje tłumienie drgań, wtedy do powyższych wzorów wstawiamy β = 0 i zauważamy,że gdy nie ma tłumienia, to częstość rezonansowa jest równa częstości drgań własnych oscylatora. Rys. 7.9. pokazuje zależność amplitudy drgań wymuszonych od częstości kołowej siły wymuszającej dla różnych...
Definicje podstawowych wielkości opisujących przepływ prądu stałego
Natężenie prądu I [A] , wyraża szybkość przepływu ładunku przez przekrój poprzeczny przewodnika. Natężenie mierzymy za pomocą amperomierza, który włączamy do obwodu szeregowo. Jego opór powinien być minimalny. Natężenie prądu to stosunek ładunku ΔQ przepływającego przez przekrój poprzeczny przewodnika do czasu Δt , w jakim ten ładunek przepłynął: Jednostką natężenia jest amper. Napięcie U [V] Napięcie między dwoma punktami obwodu mierzy woltomierz...
Zasada bilansu cieplnego
Zasada zachowania energii, którą w nauce o cieple nazywamy zasadą bilansu cieplnego, wymaga, aby ilość energii cieplnej Q 1 oddanej przez ciało cieplejsze była równa energii cieplnej Q 2 pobranej przez ciało zimniejsze: Q 1 = Q 2 , m 1 ⋅ c w1 ⋅ ΔT 1 = m 2 ⋅ c w2 ⋅ ΔT 2 .
Druga zasada termodnamiki
Jest to zasada, która stwierdza, że w układzie izolowanym (czyli w takim, który w żaden sposób nie oddziałuje z otoczeniem) wszystkie procesy zachodzą w kierunku wzrostu entropii: S 2 > S 1 , ΔS = S 2 − S 1 ≥ 0, gdzie S 1 i S 2 to wartości entropii układu odpowiednio przed i po zajściu procesu. Oznacza to, że układ przechodzi od stanu mniej prawdopodobnego (uporządkowanego) do stanu bardziej prawdopodobnego (chaotycznego). Druga zasada termodynamiki może być także...
Definicje wielkości i pojęć opisujących pole elektryczne
Natężenie pola elektrycznego – E Natężenie pola elektrycznego w danym punkcie pola to wektor , którego kierunek i zwrot jest taki sam, jak kierunek i zwrot siły działającej na ładunek próbny umieszczony w tym punkcie. Wartość natężenia pola jest równa wartości siły działającej na jednostkowy ładunek próbny: W polu centralnym wartość natężenia pola jest w każdym punkcie tego pola inna. Dla pola centralnego , w którym F można wyrazić poprzez prawo...
Łączenie kondensatorów
W wyniku łączenia kondensatorów o pojemności C 1 i C 2 otrzymujemy układ kondensatorów o pojemności zastępczej C . Dla kondensatorów połączonych szeregowo pojemność zastępczą obliczamy ze wzoru: Dla kondensatorów połączonych równolegle: C z = C 1 + C 2
Prawo Coulomba
Między dwoma ładunkami punktowymi q 1 i q 2 działa siła, której wartość jest wprost proporcjonalna do iloczynu tych ładunków i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi: Siła F jest przyciągająca dla ładunków różnoimiennych i odpychająca dla ładunków jednoimiennych.
Ruch jednostajny po okręgu
W ruchu jednostajnym po okręgu wektor prędkości zmienia kierunek i zwrot lecz jego wartość jest w każdej chwili taka sama i wynosi: gdzie r oznacza promień okręgu, a T okres.
Pierwsze prawo Kirchoffa
Pierwsze prawo Kirchhoffa mówi, że suma natężeń prądów wpływających do węzła jest równa sumie natężeń prądów wypływających z węzła: I 1 + I 2 + I 3 + ... + I n = I' 1 + I' 2 + I' 3 + ... + I' m
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...
Całkowity opór w obwodach prądu przemiennego: RC, RL, RLC
Obwód RL Obwód RC Opór omowy związany z opornikiem R. Opór omowy związany z opornikiem R. Opór indukcyjny związany z cewką: R L = ω L . ω – częstość kołowa prądu płynącego przez obwód RL. Opór pojemnościowy związany z kondensatorem: ω – częstość kołowa prądu płynącego przez obwód RC. Całkowity opór obwodu RL – zawada: Całkowity opór obwodu RC – zawada: Obwód RLC W obwodzie RLC...
Zależność szybkości od czasu w ruchu jednostajnie przyspieszonym
Szybkość w tym ruchu rośnie w miarę upływu czasu zgodnie ze wzorem: v = v 0 + a · t. Jest to równanie kierunkowe prostej y = a x + b , w którym wyrazem wolnym jest szybkość początkowa v 0 , a stałe przyspieszenie spełnia rolę współczynnika kierunkowego prostej.
Pojęcia i wielkości fizyczne opisujące falę
Źródło fali Fale mechaniczne nie powstają w próżni. Źródłem fali jest drgające ciało przekazujące swoje drgania cząsteczkom ośrodka, w którym się znajduje, dzięki czemu fala może się rozprzestrzeniać. Powierzchnia falowa Powierzchnia falowa to zbiór punktów, w których znajdują się cząsteczki ośrodka będące w tej samej fazie ruchu. Fala płaska Fala kulista Gdy powierzchnia falowa jest płaska, mówimy, że fala jest płaska,a gdy jest w kształcie sfery –...
Drugi postulat Bohra
Elektron może emitować lub pochłaniać promieniowanie elektromagnetyczne tylko podczas przejść z jednej dozwolonej orbity na inną. Energia ta jest wysyłana lub pochłaniana w postaci kwantu (porcji) o wartości równej różnicy energii elektronu na tych dwóch orbitach: E m - E n = h ⋅ f, gdzie E m i E n to energie elektronu na m-tej orbicie i na n-tej. Na skutek przejścia elektronu między różnymi orbitami z atomu są wysyłane (lub pochłaniane) kwanty promieniowania (fotony) o różnej...
Ruch jednostajnie opóźniony
W ruchu jednostajnie opóźnionym szybkość w dowolnej chwili ruchu jest mniejsza niż szybkość początkowa. Zatem wartość Δv= v−v 0 < 0 . Oznacza to, że wektor opóźnienia w każdej chwili ma zwrot przeciwny do zwrotu wektora prędkości, gdy tymczasem wektor przyspieszenia (w ruchu jednostajnie przyspieszonym) ma zwrot zgodny ze zwrotem wektora prędkości.
Definicje podstawowych wielkości opisujących ruch drgający
Amplituda – A [m] Amplituda to największe wychylenie z położenia równowagi. Okres drgań – T [s] Okres drgań to czas, w którym ciało drgające wykona jedno pełne drganie. Częstotliwość drgań – f [Hz] Częstotliwość drgań wyraża liczbę drgań zachodzących w ciągu jednej sekundy. Częstość kołowa – ω [ 1 / s ] ω=2π⋅f Częstość kołowa odpowiada wartości prędkości kątowej w ruchu po okręgu. Faza drgania – α [rad] α=ω⋅t+ϕ ,...
Opór zastępczy oporników
Każdy element obwodu elektrycznego posiada swój opór. Sposób połączenia tych elementów ma wpływ na opór całego układu. Oporniki połączone szeregowo przedstawione są na rysunku: Opór zastępczy oporników połączonych szeregowo jest równy sumie oporów poszczególnych oporników: R Z = R 1 + R 2 + R 3 + ... + R n Oznacza to, że kilka oporników połączonych szeregowo można zastąpić jednym opornikiem, którego wartość jest równa ich sumie. Oporniki połączone równolegle...
Tarcie kinetyczne
Gdy ciało przesuwa się po podłożu, to działa na nie siła tarcia kinetycznego, która jest zwrócona przeciwnie do wektora prędkości. Siła ta hamuje ruch ciała i tym samym jest przyczyną opóźnienia. Jej wartość wyrażamy wzorem: T=f⋅N . T – wartość siły tarcia kinetycznego, f – współczynnik tarcia kinetycznego zależny od rodzaju stykających się powierzchni, N – wartości siły nacisku działającej prostopadle do powierzchni, po której przesuwa się ciało.
Cewka indukcyjna
Cewka indukcyjna jest to urządzenie wykonane z przewodnika, które umożliwia skupienie energii pola magnetycznego powstałego na skutek przepływu prądu przez tę cewkę. Istnieją cewki o różnej geometrii, od której zależą ich właściwości. Jeśli zmiana natężenia prądu płynącego w cewce o ΔI wywoła zmianę strumienia indukcji magnetycznej objętego przez cewkę o ΔΦ B , to indukcyjność L tej cewki ma wartość: Jednostką indukcyjności jest henr [H]. Przykładem cewki jest...
Podstawowe pojęcia i prawa chemiczne. Stechiometria
Mol to ilość substancji zawierająca liczbę atomów lub cząsteczek równą liczbie atomów zawartych w 0,12 kg czystego nuklidu 12 C. Mol – jednostka liczności materii – zawiera N A elementów materii. N A – liczba Avogadra wynosząca 6,02 · 10 23 elementów. Masa 1 mola substancji, czyli 6,02 · 10 23 atomów lub cząsteczek wyrażona w gramach, to masa molowa substancji. Oznaczana symbolem M, liczbowo jest równa masie atomowej lub cząsteczkowej danej substancji. M Na = 23 g/mol...
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...
Definicje wielkości opisujących ruch
Przemieszczenie to wektor łączący początkowe i końcowe położenie ciała. Jako wielkość wektorowa przemieszczenie posiada kierunek, zwrot i wartość . Jego wartość oznaczamy symbolem AB (bez strzałki u góry) i wyrażamy ją w jednostkach długości – [m]. Droga to długość przebytego toru. Droga jest wielkością skalarną (liczbową) wyrażoną w jednostkach długości. Na rys. 1.2. widać, że w ruchu krzywoliniowym droga s jest większa od wartości wektora...
Zależność drogi od czasu w ruchu jednostajnie opóźnionym
Zależność drogi od czasu w ruchu jednostajnie opóźnionym jest równaniem kwadratowym o ujemnym współczynniku stojącym przy t 2 : Na wykresie taka zależność ma kształt paraboli o ramionach zwróconych w dół: Z wykresu widać, że droga przebyta w czasie dowolnie wybranej sekundy ruchu jest mniejsza od drogi przebytej w poprzedniej sekundzie. Jest to cecha ruchu opóźnionego.
Równanie Clapeyrona
Równanie to wiąże ze sobą parametry stanu dla n moli gazu doskonałego. Jest to równanie stanu gazu, które ma postać: Przykład: Oblicz temperaturę 1 mola tlenu wiedząc, że znajduje się on pod ciśnieniem atmosferycznym (1013 hPa) i zajmuje objętość 0,0224 m 3 . Rozwiązanie: Tlen w takich warunkach możemy traktować jako gaz doskonały. Korzystamy więc z równania Clapeyrona: pV = nRT , wypisujemy dane: n=1 mol, p=1013hPa = 1013⋅10 2 Pa, Przekształcamy równanie Clapeyrona: 1...
Warunki wzmocnienia i wygaszenia fali na skutek interferencji
Wzmocnienie Wygaszenie Amplituda drgań osiąga wartość maksymalną A′ = 2A Amplituda drgań osiąga wartość minimalną A′ = 0 A′ = 2A, gdy Stąd otrzymujemy warunek wzmocnienia fali w postaci: r2 - r1 = nλ. Wzmocnienie fali występuje w miejscach, dla których różnica odległości od dwóch różnych źródeł jest równa całkowitej wielokrotności długości fali. A′ = 0, gdy Stąd otrzymujemy warunek wygaszenia fali w postaci: Wygaszenie fali...
I zasada dynamiki Newtona
Jeżeli na ciało nie działa żadna siła lub działające siły równoważą się, to ciało pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym: Gdy F w = 0, to v=const. Jest to zasada bezwładności, z której wynika, że bez udziału niezrównoważonej siły ciało nie zmieni swojej prędkości.
Pojemność kondensatora
Pojemnością kondensatora C nazywamy stały dla danego kondensatora stosunek ładunku zgromadzonego na jego okładkach do napięcia panującego między okładkami:
Fale stojące
Fale stojące mogą powstawać w obszarach ograniczonych. Wtedy fala biegnąca w jednym kierunku nakłada się na falę odbitą od granicy obszaru i biegnącą w kierunku przeciwnym. W wyniku interferencji takich fal powstaje fala stojąca. Różne cząsteczki ośrodka, w którym obecna jest fala stojąca wykonują drgania o różnych amplitudach, ale o tej samej częstości. Równanie fali stojącej ma postać: Falę stojącą charakteryzują następujące pojęcia: węzeł fali stojącej to miejsce, w...
II zasada dynamiki Newtona
Jeśli siły działające na ciało nie równoważą się, to ciało porusza się ruchem przyspieszonym (opóźnionym), w którym przyspieszenie (opóźnienie) jest wprost proporcjonalne do wartości siły wypadkowej, a odwrotnie proporcjonalne do masy tego ciała: Stąd wynika, że: Gdy siła F w ma zwrot zgodny ze zwrotem prędkości, to zwiększa prędkość ciała i wówczas ruch jest przyspieszony. Gdy zwrot siły F w jest przeciwny do zwrotu prędkości ciała, to siła zmniejsza prędkość ciała i...
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: