Fizyka
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:
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 .
Transformator
Transformator jest urządzeniem umożliwiającym zmianę napięcia przemiennego z wyższego na niższe lub odwrotnie. Transformator składa się z: uzwojenia pierwotnego podłączonego do źródła napięcia,którego wartość chcemy zmienić, uzwojenia wtórnego, na którym napięcie ma zmienioną wartość, rdzenia ferromagnetycznego, w którym powstaje okresowo zmienny strumień indukcji magnetycznej na skutek przepływu prądu zmiennego przez uzwojenie pierwotne. Napięcia i prądy w uzwojeniu...
Chłodziarki
Gaz roboczy w chłodziarce poddawany jest różnym przemianom,których celem jest transport ciepła od układu o temperaturze niższej do układu o temperaturze wyższej.Taki proces może być realizowany tylko dzięki wykonywanej nad gazem roboczym pracy. Skutkiem działania chłodziarki jest oziębienie jednego z układów do pożądanej przez nas temperatury.
Prawo Jule’a-Lenza
Prawo Jule’a-Lenza mówi, że ciepło wydzielone na odcinku przewodnika o oporze R , przez który płynie prąd o natężeniu I w czasie t , jest równe pracy prądu elektrycznego wykonanej w tym samym czasie na tym odcinku przewodnika: Q = W . Jeżeli U jest napięciem na końcach odcinka przewodnika, to wzór na ciepło ma następującą postać: Q = U ⋅ I⋅ t .
Zjawisko dyfrakcji
Dyfrakcja fali, inaczej nazywana ugięciem fali, jest zjawiskiem polegającym na zmianie kształtu powierzchni falowej (zmianie kierunku promieni fali) na skutek pokonania przez falę przeszkody. Gdy fala płaska napotka na swej drodze przegrodę ze szczeliną, to czoło fali odbije się od przegrody, a punkty szczeliny staną się źródłami fal kulistych. Fale te, nakładając się na siebie, utworzą falę wypadkową, której powierzchnia falowa ma inny kształt, niż miała fala przed dojściem do przeszkody....
Wysokość dźwięku
Wysokość dźwięku zależy od częstotliwości. Im częstotliwość większa, tym dźwięk jest wyższy.
Ciśnienie
Ciśnienie jest spowodowane przez siłę F naciskającą na jakąś powierzchnię o polu S . Wartość tej siły przypadająca na jednostkową powierzchnię nazwana została ciśnieniem: Jednostką ciśnienia jest paskal – Pa. Ciśnienie w gazach jest spowodowane zderzeniami cząsteczek gazu ze ściankami naczynia i ze wszystkimi przedmiotami, które znajdują się w gazie.
Ruch jednostajny prostoliniowy
Nazwa tego ruchu wskazuje na prostoliniowy kształt toru i na niezmienność wektora prędkości: V=const. Oznacza to, że wektor prędkości w czasie takiego ruchu ma stały kierunek, zwrot i wartość. Zatem ruch musi odbywać się po linii prostej bez zmiany zwrotu. Ponieważ w takim ruchu wartość przemieszczenia AB jest równa drodze s, to wartość prędkości jest równa szybkości i możemy wyrazić ją wzorem: przy założeniu, że czas początkowy t 0 , w którym zaczynamy obserwować ruch,...
Kinematyka
Kinematyka to nauka o ruchu. Ruch jest naturalnym i powszechnym zjawiskiem występującym w przyrodzie. Opisujemy go za pomocą pojęć wprowadzonych w XVII wieku przez Galileusza.
Ton
Ton odnosi się do fali dźwiękowej sinusoidalnej o ściśle określonej amplitudzie i częstotliwości oraz długości. Źródłem takiej fali jest drgający kamerton.
Natężenie skuteczne prądu przemiennego
Natężenie skuteczne prądu przemiennego jest równe wartości natężenia prądu stałego, który spowodowałby wydzielenie tej samej ilości energii, co prąd przemienny w tym samym obwodzie i w tym samym czasie. Dla prądu sinusoidalnie zmiennego wielkość ta wyraża się wzorem: gdzie I 0 – amplituda prądu sinusoidalnie zmiennego.
Załamanie światła
Załamanie światła jest spowodowane różną prędkością światła w różnych ośrodkach. Jeśli światło przechodzi z ośrodka rzadszego do gęstszego, gdzie jego prędkość jest mniejsza, to skraca sobie drogę załamując się do normalnej. Z kolei, gdy światło przechodzi z ośrodka gęstszego do rzadszego to załamuje się od normalnej. Bieg promieni świetlnych jest odwracalny i dlatego w przeciwnym kierunku światło biegnie po tej samej drodze. Stosunek prędkości światła w próżni do prędkości światła w...
Przemiany stanu gazu doskonałego
Przemiana izotermiczna charakteryzuje się tym, że T=const i ΔU = 0 . Na podstawie I zasady termodynamiki: Q+W=0 , czyli: Q= −W . Wniosek: W stałej temperaturze energia wewnętrzna gazu nie zmienia się. Z zasady termodynamiki wynika, że aby to było możliwe, całe dostarczone do gazu ciepło musi być zużyte przez gaz na wykonanie pracy podczas rozprężania się. Z kolei, jeśli gaz jest sprężany (praca jest wykonana nad gazem), to musi całą energię przekazaną mu w ten sposób oddać...
Dynamika
Dynamika to nauka o siłach i ich skutkach. Siła jest miarą wzajemnych oddziaływań między ciałami. Jednostką siły jest 1N – niuton .
Energia kinetyczna
Energia kinetyczna ciała poruszającego się z prędkością v , po wprowadzeniu poprawek wynikających ze szczególnej teoria względności, wyraża się wzorem:
Energia potencjalna w centralnym polu elektrycznym
Energia potencjalna w polu centralnym wynika z oddziaływań między ładunkami punktowymi. Zakładamy, że gdy ładunki Q i q są w nieskończenie dużej odległości od siebie, to prawie w ogóle ze sobą nie oddziałują i dlatego w nieskończoności energia potencjalna ładunku q jest równa zeru. Energia potencjalna w dowolnym punkcie pola jest równa pracy jaka musi być wykonana, aby sprowadzić ładunek q z nieskończoności do danego punktu pola. Dla pola centralnego energię potencjalną wyraża...
Indukcja magnetyczna
Indukcja magnetyczna B jest wektorem, którego wartość jest równa wartości siły F działającej na dodatni ładunek elektryczny q wpadający do pola magnetycznego prostopadle do linii tego pola z prędkością v : Jednostką indukcji magnetycznej jest tesla – T. W polu magnetycznym o indukcji 1T na ładunek 1C poruszający się prostopadle do linii pola z szybkością 1 m/s działa siła o wartości 1N.
Ruch cząstki naładowanej w jednorodnym polu elektrycznym
Ruch naładowanej cząstki (np. elektronu) wpadającej do jednorodnego pola elektrycznego z prędkością skierowaną prostopadle do linii tego pola jest taki sam, jak rzut poziomy w jednorodnym polu grawitacyjnym. Pod wpływem siły pola elektrycznego ( F=q⋅E ) cząstka odchyla się od pierwotnego kierunku ruchu o pewien kąt, którego wielkość zależy wprost proporcjonalnie od napięcia między okładkami kondensatora. Daje to możliwość sterowania wielkością tego odchylenia, co wykorzystywane...
Zasada zachowania energii
Zasada zachowania energii mówi, że w układzie zamkniętym (odizolowanym od otoczenia) energia może ulegać przemianom z jednej postaci w inną (np. energia kinetyczna może przekształcić się w energię potencjalną grawitacji), ale całkowita ilość energii pozostaje stała. Zasada zachowania energii jest słuszna dla wszystkich rodzajów energii, nie tylko dla energii mechanicznej.
Zdolność skupiająca soczewki
Zdolność skupiająca soczewki jest odwrotnością jej ogniskowej wyrażonej w metrach: Gdy f > 0 , to Z > 0 i soczewka jest skupiająca, a gdy f < 0 , to Z < 0 i soczewka jest rozpraszająca. Zdolność skupiającą soczewki można wyrazić poprzez promienie jej krzywizn oraz współczynnik załamania materiału soczewki względem ośrodka, w którym jest soczewka Wykorzystując powyższy wzór należy uwzględnić, że jeśli powierzchnia ograniczająca soczewkę jest wypukła,...
Pojęcie gazu doskonałego i równanie Clayperona
Stan fizyczny pewnej porcji gazu określają parametry stanu gazu , którymi są: ciśnienie – p [Pa] , temperatura – T [K] , oraz objętość – V [m 3 ] .
Prąd przemienny
Prąd przemienny to taki prąd, który okresowo zmienia kierunek, a jego natężenie jest okresową funkcją czasu. Podstawowym przykładem prądu przemiennego jest prąd sinusoidalnie zmienny, dla którego zależność natężenia od czasu ma następującą postać: gdzie: I 0 to maksymalna wartość, jaką przyjmuje natężenie prądu (amplituda), ω to częstość kołowa równa częstotliwości zmian natężenia pomnożonej przez 2π (ω=2π⋅f ), ϕ to faza początkowa, w chwili t = 0 s.
Teoria Wielkiego Wybuchu
Zgodnie z dzisiejszym stanem wiedzy uważamy, że Wszechświat powstał około 15 miliardów lat temu, kiedy cała jego materia skupiona była w jednym punkcie. Poza nim nie było nic. Ponieważ w tej niezmiernie małej objętości panowała ekstremalnie wysoka temperatura i niewyobrażalnie duże ciśnienie, to doszło do wybuchu nazywanego Wielkim Wybuchem. W wyniku Wielkiego Wybuchu Wszechświat zaczął się rozszerzać i stygnąć. Ta eksplozja, która wtedy się zaczęła, ciągle jeszcze trwa, gdyż Wszechświat...
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...
Energia kinetyczna ruchu postępowego
Energia kinetyczna ruchu postępowego poruszającego się ciała o masie m jest równa pracy, jaką trzeba wykonać, aby rozpędzić to ciało od prędkości zerowej do prędkości v , posiadanej przez to ciało. Jest to wielkość wprost proporcjonalna do masy i do kwadratu prędkości ciała. Wyraża się ją wzorem:
Właściwości sprężyste
Ciała stałe, które pod wpływem działającej na nie siły odkształcają się w sposób nietrwały (wyginają się – trampolina, wydłużają się – sprężyna, skręcają się – metalowe pręty itp.) mają właściwości sprężyste. Jeśli ciało ma właściwości sprężyste, to po usunięciu siły przyjmuje pierwotny kształt.
Właściwości plastyczne
Właściwości plastyczne mają te ciała stałe, które pod wpływem działającej na nie siły odkształcają się w sposób trwały. Są to np.: plastelina, folia aluminiowa, glina itp.
Pojemność elektryczna przewodnika
Wartość ładunku elektrycznego zgromadzonego na powierzchni przewodnika jest wprost proporcjonalna do jego potencjału: Q = C ⋅ V. Współczynnik proporcjonalności C nazywamy pojemnością elektryczną przewodnika : Jednostką pojemności jest farad – F. Jeśli wprowadzenie na przewodnik ładunku o wartości 1C powoduje wzrost jego potencjału o 1V, to pojemność tego przewodnika wynosi 1F. Pojemność zależy od rozmiarów i kształtu przewodnika, i tak np. dla odosobnionego przewodnika...
Prawo Ampera rozszerzone przez Maxwella
Prawo Ampera rozszerzone przez Maxwella, które mówi, że zmienne pole elektryczne oraz przewodnik z prądem wytwarzają wirowe pole magnetyczne: K(B) = Σ B i ⋅ Δl i , jest to krążenie B wektora indukcji pola magnetycznego po konturze zamkniętym (na rysunku 9.19. wektor E należy zastąpić wektorem B). Strumień pola elektrycznego Φ E przez płaszczyznę jest zdefiniowany analogicznie jak strumień indukcji magnetycznej.
Prawo indukcji Faradaya
Prawo indukcji Faradaya, które mówi, że zmienne pole magnetyczne wytwarza wirowe pole elektryczne: jest to krążenie wektora natężenia pola elektrycznego E po konturze zamkniętym. Gdy w takim polu elektrycznym umieścimy zamknięty obwód elektryczny, to popłynie w nim prąd indukcyjny:
Masa a ciężar
Masa ciała jest miarą ilości substancji (zależy od liczby drobin, z których zbudowane jest ciało). Ciężar to siła , jaką dana masa jest grawitacyjnie przyciągana przez Ziemię. Siła przyciągania ziemskiego,jak każda siła nadaje ciału o masie m przyspieszenie, które w tym przypadku nazywamy przyspieszeniem ziemskim i dla odróżnienia oznaczamy je literą g (a = g ). Zgodnie z II zasadą dynamiki między ciężarem i masą istnieje związek: F g = m ⋅ g . Na Ziemi g = 9,81 m/s 2 . Na innych...
Zjawisko indukcji elektromagnetycznej
Zjawisko indukcji elektromagnetycznej polega na wzbudzeniu prądu elektrycznego przez zmienne pole magnetyczne. Prąd wzbudzony w ten sposób nazywamy prądem indukcyjnym.
Ciśnienie atmosferyczne
Ciśnienie atmosferyczne to ciśnienie wywierane przez ciężar powietrza nad Ziemią i wyraża się takim samym wzorem jak ciśnienie hydrostatyczne. Ciśnienie atmosferyczne najczęściej podajemy w hektopaskalach – hPa (1 hPa = 100 Pa). W górach, gdzie słup powietrza nad Ziemią jest mniejszy, ciśnienie atmosferyczne jest mniejsze niż na terenach nizinnych. Ponieważ gazy są ściśliwe, to gęstość powietrza na różnych wysokościach nad Ziemią jest różna, co zgodnie z powyższym wzorem ma też wpływ na...
Ruch jednostajnie przyspieszony po okręgu
Gdy wartość wektora prędkości w ruchu po okręgu rośnie, to rośnie też szybkość kątowa i obok przyspieszenia liniowego występuje wtedy przyspieszenie kątowe , które oznaczamy literą ε. Wyrażamy je jako stosunek przyrostu szybkości kątowej do czasu, w jakim ten przyrost nastąpił: Tutaj ω 0 oznacza początkową szybkość kątową (w chwili t = 0), a ω k to szybkość kątowa po czasie t (końcowa szybkość kątowa). Warto zauważyć, że matematyczna postać tego wzoru jest identyczna ze wzorem...
Pojemność kondensatora płaskiego
Pojemność kondensatora płaskiego zależy od pola powierzchni okładek S , odległości między okładkami d i względnej przenikalności elektrycznej ( ε ) izolatora znajdującego się między okładkami w następujący sposób: gdzie ε 0 to przenikalność elektryczna próżni Dla kondensatora próżniowego ε = 1 i wtedy pojemność wynosi:
Podwójna natura promieniowania elektromagnetycznego
Światło ma podwójną naturę. W pewnych zjawiskach ujawnia ono swoje właściwości falowe, a w innych zachowuje się jak strumień cząstek, które nazywamy fotonami . Fotony nie mają masy, lecz posiadają energię. Energia jednego fotonu nosi nazwę kwantu energii. Światło jest więc równocześnie falą i strumieniem fotonów . Między wielkościami opisującymi światło jako falę, takimi jak długość i częstotliwość fali, a wielkościami opisującymi światło jako strumień fotonów, takimi jak pęd fotonu i...
Ruch harmoniczny prosty
Ruch harmoniczny prosty jest ruchem drgającym. Ruch ten odbywa się pod wpływem siły zwróconej zawsze w stronę położenia równowagi i posiadającej wartość wprost proporcjonalną do wychylenia z położenia równowagi. Taką siłą może być przykładowo siła sprężystości sprężyny F = – kx.
Pierwsza prędkość kosmiczna
Pierwsza prędkość kosmiczna jest to prędkość jaką należy nadać ciału, aby obiegało Ziemię po orbicie kołowej o promieniu niewiele większym od promienia Ziemi. Wartość tej prędkości wyraża się wzorem: gdzie: G – stała grawitacji, M – masa Ziemi, R – promień Ziemi.
Pierwsza zasada termodynamiki
Pierwsza zasada termodynamiki to zasada zachowania energii w procesach termodynamicznych. Przedstawia ona związek między zmianą energii wewnętrznej gazu, a ciepłem wymienionym przez gaz z otoczeniem oraz pracą wykonaną przez gaz lub pracą wykonaną nad gazem.
Budowa atomu
Atom to najmniejsza część pierwiastka posiadająca jeszcze cechy tego pierwiastka. Do wyjaśnienia zachowania elektronów w atomach nie można stosować praw fizyki klasycznej, gdyż prowadzą one do wniosków sprzecznych z rzeczywistością. Tak małe obiekty opisywane są przez prawa fizyki kwantowej.
Częstość kołowa drgań własnych
Częstość kołowa drgań własnych, którą oznaczamy tutaj jako ω 0 , to częstość kołowa prostych drgań harmonicznych, które wykonywałby oscylator, gdyby działała na niego wyłącznie siła sprężystości:
Równanie Einsteina
Jeśli energia padającego na metal fotonu jest większa od pracy wyjścia, to elektron może dodatkowo uzyskać energię kinetyczną. Bilans energii fotonu oddziałującego z elektronem, całkowicie zgodny z doświadczeniem, podał Einstein w postaci wzoru: E f = W + E K czyli Za wyjaśnienie zjawiska fotoelektrycznego Albert Einstein otrzymał nagrodę Nobla.
Częstotliwość i amplituda drgań wymuszonych
Częstotliwość drgań wymuszonych jest równa częstotliwości zmian siły wymuszającej. Amplituda drgań wymuszonych jest zależna od wielkości sił oporu oraz od maksymalnej wartości, jaką przyjmuje siła wymuszająca i od częstotliwości jej zmian, a także od częstości kołowej drgań własnych oscylatora.
Rozszczepienie jądra atomowego
Rozszczepienie jąder atomowych to reakcja, w wyniku której z jednego ciężkiego jądra na skutek zderzenia z neutronem powstają dwa mniejsze jądra o prawie takiej samej masie, które uzyskują wielką szybkość i tym samym ogromną energię kinetyczną. W tym procesie emitowane są dodatkowo dwa lub trzy swobodne neutrony, które zderzając się z kolejnymi jądrami wywołują lawinowo ich rozszczepienie. W wyniku reakcji łańcuchowej zainicjowanej przez jeden neutron wyzwala się energia jądrowa, którą...
Energia potencjalna w polu grawitacyjnym
Ciało o masie m umieszczone w danym punkcie pola ma energię potencjalną, która jest równa pracy, jaką wykonają siły pola, aby przenieść ciało z nieskończoności do tego punktu: gdzie M to masa ciała będącego źródłem pola. Im dalej znajduje się ciało od źródła pola, tym jego energia potencjalna jest bliższa zeru.
Prawo Archimedesa
Na każde ciało zanurzone w cieczy działa siła wyporu skierowana pionowo do góry i równa ciężarowi cieczy wypartej przez to ciało. W= d cieczy ⋅ V zanurzona ⋅ g Ciśnienie hydrostatyczne wywierane na dolną powierzchnię ciała zanurzonego w cieczy jest większe niż ciśnienie wywierane na jego górną powierzchnię. Ta różnica ciśnień jest przyczyną występowania siły wyporu. Siła wyporu, jak pokazuje wzór, zależy od gęstości cieczy i od tej części objętości ciała, która jest...