Zbigniew Osiak ENCYKLOPEDIA FIZYKI

Transkrypt

1 Zbigniew Osia ENCYKLOPEDIA FIZYKI

2

3 Zbigniew Osia (Test) E CYKLOPEDIA FIZYKI Małgozata Osia (Ilustacje) 3

4 Copyight by Zbigniew Osia (text) and Małgozata Osia (illustations) Wszelie pawa zastzeżone. Rozpowszechnianie i opiowanie całości lub części publiacji zabonione bez pisemnej zgody autoa testu i autoi ilustacji. Potet autoa zamieszczony na oładach pzedniej i tylnej oaz na stonie siódmej Rafał Pudło Wydawnictwo: Self Publishing ISBN: zbigniew.osia@live.com 4

5 SPIS TREŚCI 00 Wstęp Mechania Austya Hydomechania Temodynamia Gawitacja Eletyczność Magnetyzm Eletomagnetyzm Optya Fizya jąda i cząste elementanych 88 3 Fizya wantowa Teoia względności Fizya ciała stałego Stałe uniwesalne i jednosti Języ i metodologia fizyi Niezbędni matematyczny Laueaci Nagód Nobla z fizyi Wybane Nagody Nobla z chemii Indes haseł Indes nazwis

6 WSTĘP Encylopedia Fizyi zawiea (ooło 600 haseł oaz 500 oloowych ysunów): definicje podstawowych pojęć fizyi pawa fizyi wzoy i wyesy jednosti poglądowe ilustacje pojęć i paw pzyłady cieawosti noti biogaficzne infomacje dotyczące histoii fizyi popozycje wyonania doświadczeń omentaze adesy ston intenetowych angielsie odpowiednii polsich nazw Dla ogo pzeznaczona jest Encylopedia? Infomacje podane w Encylopedii zostały ta dobane i sfomułowane, aby mogli z nich ozystać: uczniowie staszych las gimnazjalnych i licealiści, wszyscy czytelnicy, niezależnie od ieunu ich wyształcenia, tózy chcą dowiedzieć się jaie poblemy są pzedmiotem badań współczesnej fizyi, czytelnicy szczególnie zainteesowani fizyą, jej histoią i metodologią. Cele Głównym celem Encylopedii jest wyazanie, że fizya to nie tylo wzoy, wyesy, pawa, hipotezy i teoie, ale pzede wszystim twozący ją ludzie, fizya stanowi poligon logicznego i pecyzyjnego myślenia, fizya uczy nas pooy wobec ogomu wszechświata, fizya uświadamia nam wielą olę osiągnięć popzednich pooleń w powstawaniu nowych teoii; na pzyład: gdyby nie było Kopenia, Galileusza, Keplea, Newtona i innych myślicieli, to nie powstałaby teoia względności Einsteina. Legenda B nota biogaficzna C cieawosta D popozycja wyonania doświadczenia H infomacja dotycząca histoii fizyi I ades stony intenetowej K omentaz P pzyład U uwaga Patz taże odnośnii do haseł znajdujących się w Encylopedii i ściśle związanych z omawianym hasłem 6

7 Reflesje autoa Należę do poolenia fizyów, dla tóych idolami byli Albet Einstein, Lew Niołajewicz Landau i Richad P. Feynman. Einstein zniewolił mnie potęgą swej intuicji. Landaua podziwiam za zetelność, pecyzję, elegancję i postotę wywodów oaz instyntowne wyczuwanie istoty zagadnienia. Feynman uzeł mnie leością naacji i subtelnym poczuciem humou. Fizycy twozący w dwudziestym wieu zostawili nam w spadu tzy potężne filay: teoię względności, mechanię wantową i nieliniową temodynamię nieównowagowych pocesów nieodwacalnych. Podstawowymi pojęciami w tych systemach teoetycznych są odpowiednio: metya czasopzestzeni i epezentujący ją tenso metyczny, funcja falowa oaz funcja dyssypacji. Teoia względności zajmuje się badaniem wpływu pzebiegu zjawisa na at pomiau, a mechania wantowa wpływem atu pomiau na pzebieg zjawisa. Z taiego punu widzenia są one nieozewalnie ze sobą związane. Teoia względności jest szczególnie pzydatna do ozwiązywania poblemów osmologicznych, a domeną zastosowań mechanii wantowej jest mioświat. W uładach sładających się z badzo wielu cząste, w sali czaso-pzestzennej właściwej oganizmom żywym, dosonale spawdzają się pawa temodynamii nieównowagowej opisujące pocesy temodynamicznie spzężone i stutuy dyssypatywne. Uczeni działający w dwudziestym piewszym wieu zapewne doonają syntezy tych tzech pozonie óżnych dziedzin fizyi, ponieważ pawa pzyody nie mogą być ozsepaowane. Mam nadzieję, że Encylopedia zachęci młodych czytelniów, aby powięszyli gono wielich fizyów. Auto 7

8 0 MECHA IKA amplituda dgań (A), vibation amplitude, masymalna watość wychylenia, miezona w metach [m]. Patz taże met, śode dgań, wychylenie. bezczasowe ównanie na dogę w uchu jednostajnie zmiennym, time-fee equation fo path in unifomly acceleated motion, niezawieające czasu ównanie, umożliwiające obliczenie dogi w uchu jednostajnie zmiennym postoliniowym cząsti, gdy dane są watości pędości początowej ( v 0 ), pędości ońcowej (v) oaz pzyspieszenia (a). v v0 S uch jednostajnie pzyspieszony a v0 v S uch jednostajnie opóźniony a Patz taże czas, doga, pędość chwilowa, pzyspieszenie chwilowe, punt mateialny (cząsta), uch jednostajnie opóźniony postoliniowy, uch jednostajnie pzyspieszony postoliniowy. bezwładność, inetia, właściwość ciał polegająca na tym, że w uładzie inecjalnym óżne od zea pzyspieszenie swobodnej cząsti może być spowodowane jedynie działaniem na nią sił zewnętznych, tóych wypadowa jest óżna od zea. óżne od zea pzyspieszenie ątowe swobodnej były sztywnej może być spowodowane jedynie działaniem na nią sił zewnętznych, tóych wypadowy moment jest óżny od zea. Miaą bezwładności jest masa lub moment bezwładności. Patz taże cząsta swobodna, duga zasada dynamii, duga zasada dynamii uchu obotowego, inecja, inecjalny uład odniesienia, masa, masa bezwładna, masa inecyjna, moment bezwładności, moment siły, piewsza zasada dynamii, pzyspieszenie chwilowe, pzyspieszenie ątowe, uch obotowy, siła, zasada Macha. była sztywna, solid body, ciało, w tóym odległość między dwoma dowolnymi puntami jest stała. Była sztywna modeluje ciało, tóe doznaje zaniedbywalnie małych odształceń pod wpływem działających na nie sił. Patz taże siła. chwilowa oś obotu, instantaneous axis, oś obotu zmieniająca swoje położenie w pzestzeni. Patz taże oś obotu. czas (t), time, osnąca wielość salana, miezona w seundach [s]. W newtonowsiej mechanice lasycznej upływ czasu nie zależy od pzyjętego uładu odniesienia. W teoii względności właściwość ta nie jest spełniona. Patz taże mechania lasyczna, seunda, sala, teoia względności, uład odniesienia. 8

9 Rys. 00. Klepsyda cząsta swobodna, fee paticle, cząsta, tóej uch i położenie w pzestzeni nie podlegają żadnym oganiczeniom. Patz taże punt mateialny (cząsta), uch swobodny, więzy. częstotliwość dgań (f), vibation fequency, odwotność oesu dgań (T), miezona w hecach [Hz]. f, f T s [ ] Hz C Częstotliwość nazywana jest ównież częstością. Patz taże częstotliwość, częstotliwość fali, częstotliwość ątowa, hec, oes dgań, seunda. częstotliwość ątowa (ω), angula fequency, wielość salana, wyozystywana do opisu zjawis oesowych, oeślona jao: π ω π f, [ ω] T s T oes dgań f częstotliwość dgań Patz taże częstotliwość, częstotliwość dgań, częstotliwość fali, oes dgań, seunda, sala. dgania tłumione (gasnące), damped vibations, dgania o zmniejszającej się w czasie amplitudzie, wsute stat enegii. Patz taże amplituda dgań, enegia. x t Rys. 00. Wyes zależności współzędnej wychylenia cząsti (x) od czasu (t) dla dgań tłumionych 9

10 dgania własne (swobodne), fee vibations, dgania wyonywane pzez uład wypowadzony jednoazowo ze stanu ównowagi twałej. Patz taże ównowaga twała. dgania wymuszone, foced vibations, dgania spowodowane działaniem na uład zewnętznej siły wymuszającej, zmieniającej się oesowo w czasie. Patz taże czas, siła. doga (S), path, długość fagmentu tou pzebytego pzez punt mateialny w danym pzedziale czasu. Doga jest nieujemną i niemalejącą wielością salaną miezoną w metach [m]. ds S 0, 0, dt [ S] m C Podobne własności ma wielość zwana entopią. Patz taże czas, entopia, met, punt mateialny, uch, sala, to. duga zasada dynamii, second pinciple of dynamics, ewtons s second law of motion, zasada stwiedzająca, że w uładzie inecjalnym siła ( F ) działająca na swobodną cząstę o masie (m) nadaje jej pzyspieszenie ( a ). F ma Inne, ównoważne sfomułowanie dugiej zasady dynamii głosi, że w uładzie inecjalnym siła ( F ) działająca na swobodną cząstę jest ówna pochodnej pędu ( p ) tej cząsti względem czasu (t). dp F dt U W wypadu swobodnych uchów postoliniowych, gdy siła o stałym ieunu i zwocie jest styczna do tou, a jej watość zmienia się liniowo w czasie, duga zasada dynamii może być zapisana w poniższej postaci. p F t B Si Isaac Newton (643-77), angielsi fizy, matematy, astonom i filozof. Patz taże czas, cząsta swobodna, inecjalny uład odniesienia, masa, pęd, piewsza zasada dynamii, pochodna, pzyspieszenie chwilowe, ównania uchu, uch swobodny, siła, to, tzecia zasada dynamii. duga zasada dynamii uchu obotowego, second law of dynamic of otay motion, zasada głosząca, że w uładzie inecjalnym całowity moment ( M ) sił zewnętznych, działających na swobodną byłę sztywną, jest ówny pochodnej momentu pędu ( K ) były względem cza- 0

11 su. Pzy czym wetoy M i K oeślone są względem śoda uładu współzędnych (lub innego nieuchomego puntu). dk M dt Jeżeli moment pędu ( K ) były sztywnej jest oeślony względem dowolnego puntu leżącego na swobodnej osi obotu, to dugą zasadę dynamii można zapisać w poniższej postaci. dω M I lub M I ε dt I moment bezwładności były względem swobodnej osi obotu ω pędość ątowa obacającej się były ε pzyspieszenie ątowe były Patz taże była sztywna, czas, duga zasada dynamii, moment bezwładności, moment pędu, moment siły, pochodna, pędość ątowa, pzyspieszenie ątowe, ównania uchu, swobodne osie obotu, inecjalny uład odniesienia, wahadło Obebeca, weto. dynamomet, dynamomete, pzyząd służący do pomiaów watości siły. Stanowi go spężyna, tóej wydłużenie jest wpost popocjonalne do watości siły pzyłożonej do ońca tej spężyny. Dynamomet nazywany jest taże siłomiezem. Patz taże siła, siłomiez. Rys Dynamomet dźwignia dwustonna, fist-ode leve, fist-class leve, była sztywna, do tóej pzyłożone są siły zewnętzne, zaczepione po obu stonach nieuchomej osi obotu lub puntu podpacia. Patz taże była sztywna, dźwignia jednostonna, maszyny poste, oś obotu, siła, wauni ównowagi dźwigni dwustonnej. dźwignia jednostonna, second-ode leve, second-class leve, była sztywna, do tóej pzyłożone są siły zewnętzne, zaczepione po jednej stonie nieuchomej osi obotu lub puntu podpacia.

12 Patz taże była sztywna, dźwignia dwustonna, maszyny poste, oś obotu, siła, wauni ównowagi dźwigni jednostonnej. enegia (E), enegy, wielość salana miezona w dżulach [ J ], chaateyzująca, ze względu na uchy i oddziaływania, cząsti obdazone masą i ładuniem, pola gawitacyjne, eletomagnetyczne i inne, tóe już poznaliśmy i tóe być może zostaną dopieo odyte. W danym uładzie odizolowanym od wszelich wpływów zewnętznych suma wszystich fom enegii jest wielością stałą. Patz taże dżul, sala. enegia całowita w uchu dgającym (E c ), total enegy of hamonic motion, suma enegii inetycznej (E ) i enegii potencjalnej (E p ) cząsti wyonującej uch dgający hamoniczny posty, miezona w dżulach [J]. E [ ] c E + Ep E c ma ω, J m masa ciała A amplituda dgań ω częstotliwość ątowa Patz taże amplituda dgań, częstotliwość ątowa, dżul, enegia inetyczna w uchu dgającym, enegia potencjalna w uchu dgającym, masa, punt mateialny (cząsta), uch dgający hamoniczny posty, wychylenie. E C E C~A A Rys Wyes zależności enegii całowitej w uchu dgającym ( E c ) od amplitudy dgań (A) pzy ustalonej masie ciała (m) i częstotliwości ątowej dgań ( ω) E C E C ~ ω ω Rys Wyes zależności enegii całowitej w uchu dgającym ( E c ) od częstotliwości ątowej dgań ( ω) pzy ustalonej masie ciała (m) i amplitudzie dgań (A) enegia inetyczna (E ), inetic enegy, enegia cząsti o masie (m), pouszającej się z szybością (v), miezona w dżulach [J]. E [ ] J E mv, C Enegia inetyczna jest salaną wielością względną, jej watość zależy od pzyjętego uładu odniesienia.

13 P Zmiana enegii inetycznej ( E ) cząsti o stałej masie (m), pouszającej się uchem postoliniowym, po pzebyciu dogi (S) jest ówna pacy (W) wyonanej pzez siłę działającą na cząstę stycznie do tou. W E mv mv p v szybość ońcowa W wypadu siły ( F ) o stałej watości (F): FS cos ( F, v ) mv mv v p szybość początowa p Ze wzou tego wynia, że doga hamowania zależy popocjonalnie od wadatu szybości początowej. Patz taże doga, dżul, enegia, masa, paca, pędość chwilowa, punt mateialny (cząsta), siła, sala, szybość, to, uład odniesienia. enegia inetyczna w uchu dgającym (E ), inetic enegy of hamonic motion, enegia inetyczna cząsti wyonującej uch dgający hamoniczny posty, miezona w dżulach [J], tóa zmienia się w czasie (t) i w zależności od wychylenia (x) według wzoów: E E [ E ] J mω A cos ωt mω ( A x ) m masa ciała ω częstotliwość ątowa A amplituda dgań Patz taże amplituda dgań, częstotliwość ątowa, dżul, enegia inetyczna, masa, punt mateialny (cząsta), uch dgający hamoniczny posty, wychylenie. enegia inetyczna w uchu obotowo-postępowym (E ), inetic enegy of otay-tanslatoy motion, enegia, jaą posiada była sztywna o masie (m) i momencie bezwładności (I) względem osi pzechodzącej pzez jej śode masy, pouszająca się uchem obotowo-postępowym, miezona w dżulach [J]. E [ E ] J Iω + mv, ω watość pędości ątowej były względem osi pzechodzącej pzez śode masy były v szybość śoda masy były Patz taże była sztywna, dżul, enegia, enegia inetyczna w uchu obotowym, enegia inetyczna w uchu postępowym, masa, moment bezwładności, oś obotu, pędość chwilowa, pędość ątowa, uch obotowo-postępowy, szybość, śode masy. enegia inetyczna w uchu obotowym (E ), inetic enegy of otay motion, enegia, jaą posiada była sztywna o momencie bezwładności (I) względem zadanej nieuchomej swobodnej osi, obacająca się z pędością ątową o watości (ω) względem tej osi, miezona w dżulach [J]. 3

14 E [ E ] J Iω, Patz taże była sztywna, dżul, enegia, enegia inetyczna, moment bezwładności, oś obotu, pędość ątowa, uch obotowy, swobodne osie obotu. enegia inetyczna w uchu postępowym (E ), inetic enegy of tanslatoy motion, enegia, jaą posiada była sztywna o masie (m), pouszająca się uchem postępowym z szybością (v), miezona w dżulach [J]. [ E ] J E mv, Patz taże była sztywna, dżul, enegia, enegia inetyczna, masa, moment bezwładności, oś obotu, pędość chwilowa, uch postępowy, szybość. enegia mechaniczna (E), total enegy, suma enegii potencjalnej i inetycznej cząsti lub były sztywnej. Patz taże była sztywna, enegia całowita w uchu dgającym, enegia inetyczna, enegia inetyczna w uchu dgającym, enegia inetyczna w uchu obotowym, enegia inetyczna w uchu obotowo-postępowym, enegia inetyczna w uchu postępowym, enegia potencjalna, enegia potencjalna w uchu dgającym, punt mateialny (cząsta). enegia potencjalna (E p ), potential enegy, enegia uładu o danej onfiguacji, ówna pacy wyonywanej pzez siły potencjalne, działające w uładzie, podczas jego pzejścia do onfiguacji, tóej z założenia odpowiada enegia potencjalna ówna zeu. Patz taże paca, siły potencjalne. enegia potencjalna w uchu dgającym (E p ), potential enegy of hamonic motion, enegia potencjalna cząsti wyonującej uch dgający hamoniczny posty, miezona w dżulach [J], tóa zmienia się w czasie (t) i w zależności od wychylenia (x) według wzoów: E E E p p p 0 [ E ] J p mω A sin ωt mω x x 0 m masa ciała ω częstotliwość ątowa A amplituda dgań Patz taże amplituda dgań, częstotliwość ątowa, dżul, enegia potencjalna, masa, punt mateialny (cząsta), uch dgający hamoniczny posty, wychylenie. faza dgań (α), vibation phase, ąt, miezony w adianach [ ad ], oeślony jao: π α t + α0 π ft + α0 T [ α ] ad t czas T oes dgań f częstotliwość dgań α 0 faza początowa 4

15 Powiadamy, że dwa dgania o jednaowych częstotliwościach mają zgodne fazy, jeżeli óżnica ich faz początowych ( α 0 ) spełnia poniższy waune. α n π, n 0,,,... 0 Powiadamy, że dwa dgania o jednaowych częstotliwościach mają pzeciwne fazy, jeżeli óżnica ich faz początowych ( α 0 ) spełnia poniższy waune. α ( n + ), n 0,,,... 0 π C Żatobliwie można powiedzieć, że faza to czas miezony w ątach. Patz taże czas, częstotliwość dgań, faza fali, oes dgań, adian, uch dgający hamoniczny posty. figuy Lissajous, Lissajous figues, zamnięte toy cząsti, tóej uch jest złożeniem dwóch wzajemnie postopadłych uchów hamonicznych. Kształt figu Lissajous zależy od amplitud, częstotliwości oaz faz dgań sładowych. D Figuy Lissajous można oglądać na eanie oscylosopu. W tym celu należy pzyłożyć do płyte odchylania poziomego i pionowego napięcia sinusoidalnie zmienne o óżnych amplitudach, częstotliwościach oaz fazach. B Jules Antoine Lissajous (8-880), fancusi matematy i fizy. Patz taże amplituda dgań, częstotliwość dgań, faza dgań, oscylosop, punt mateialny (cząsta), uch dgający hamoniczny posty, sładanie dgań postopadłych. hodogaf, hodogaph, linia utwozona z puntów, będących ońcami wetoów pędości chwilowych cząsti. Pzy czym, począti tych wetoów zostały zaczepione w jednym puncie. Wetoy pzyspieszeń chwilowych cząsti są styczne do hodogafu. P Hodogafem uchu jednostajnego postoliniowego jest punt. Patz taże pędość chwilowa, pzyspieszenie chwilowe, punt mateialny (cząsta), weto. v v v 3 Rys Hodogaf inecja, inetia, inna nazwa bezwładności. Patz taże bezwładność. inecjalny uład odniesienia, inetial efeence system, inetial fame, uład odniesienia, w tóym swobodna cząsta pozostaje w spoczynu lub pousza się uchem jednostajnym postoliniowym wtedy i tylo wtedy, gdy suma działających na nią sił zewnętznych jest ówna zeu. Ułady spoczywające lub pouszające się uchem jednostajnym postoliniowym względem danego uładu inecjalnego są ównież uładami inecjalnymi. C W wielu zagadnieniach Ziemia może być tatowana jao inecjalny uład odniesienia. 5

16 Patz taże cząsta swobodna, nieinecjalny uład odniesienia, uch jednostajny postoliniowy, siła, uład odniesienia. masymalna watość siły naciągającej nić wahadła (F max ), maximum value of foce acting on a pendulum, suma sił gawitacyjnej i odśodowej w śodu dgań. F max mv mg + l max m masa ciała g pzyspieszenie ziemsie l długość wahadła v max masymalna watość pędości chwilowej Patz taże masa, pędość chwilowa, pzyspieszenie ziemsie, siła odśodowa, siły gawitacyjne, wahadło matematyczne. F max Rys Masymalna watość siły naciągającej nić wahadła matematycznego (F max ) masa (m), mass, wielość salana miezona w ilogamach [g], będąca jednocześnie miaą bezwładności ciała, ilości zawatej w nim mateii oaz jego zdolności do oddziaływania gawitacyjnego z innymi ciałami. Patz taże bezwładność, ilogam, masa bezwładna, masa gawitacyjna, masa inecyjna, oddziaływania gawitacyjne, sala, zasada zachowania masy. masa zeduowana (µ), educed mass, wielość chaateyzująca uład dwóch cząste o masach m i m, pojawiająca się w tacie analizy zagadnienia dwóch ciał. m m µ m m [ µ,m, ] g, + m Patz taże ilogam, masa, punt mateialny (cząsta), zagadnienie dwóch ciał. maszyny poste, simple machines, mechaniczne uządzenia, nazędzia i mechanizmy pozwalające zmniejszyć siłę wyonującą pacę tyle azy, ile azy zwięsza się doga, na tóej wyonywana jest paca. Pzyładami maszyn postych są ównie pochyłe, dźwignie, wieloążi, ołowoty, liny i śuby. Patz taże doga, paca, siła. mechania lasyczna, classical mechanics, mechania opata na zasadach dynamii Newtona i tansfomacjach Galileusza. Mechania lasyczna zajmuje się badaniem uchów ciał maosopowych pouszających się z szybościami dużo mniejszymi od szybości światła w póżni. 6

17 Patz taże duga zasada dynamii, duga zasada dynamii uchu obotowego, inecjalny uład odniesienia, maosopowy, mechania wantowa, mechania elatywistyczna, nieinecjalny uład odniesienia, piewsza zasada dynamii, uch, szybość, szybość światła, tansfomacje Galileusza, tzecia zasada dynamii, uład odniesienia, zasada niezależności uchów, zasada względności Galileusza, zasada zachowania enegii, zasada zachowania masy, zasada zachowania momentu pędu, zasada zachowania pędu. moc (P), powe, wielość salana, miezona w watach [W], będąca stosuniem pacy (W) do czasu (t) jej wyonania. W J P, P t s [ ] W Patz taże czas, dżul, paca, seunda, sala, wat. moment bezwładności (I), moment of inetia, wielość salana, chaateyzująca ozład masy były sztywnej względem ustalonej nieuchomej osi, będąca miaą bezwładności tej były w jej uchu obotowym. W pzypadu uładu sztywno powiązanych puntów mateialnych moment bezwładności względem ustalonej osi dany jest wzoem: I n m i i i [ I ] g m, m i masa i-tego puntu mateialnego i odległość i-tego puntu od osi n liczba puntów P Dla walca, cienościennej uy, uli oaz cienościennej powłoi sfeycznej momenty bezwładności względem osi pzechodzących pzez śodi mas tych był można zapisać w postaci jednego wzou. I m m masa były śode masy były pomień popzecznego pzeoju ołowego pzechodzącego pzez dla walca względem jego osi dla cienościennej uy względem jej osi 5 dla uli 3 dla cienościennej powłoi sfeycznej Patz taże bezwładność, była sztywna, duga zasada dynamii uchu obotowego, ilogam, masa, met, oś obotu, punt mateialny (cząsta), uch obotowy, sala, śode masy, twiedzenie Steinea. 7

18 moment pędu (ęt) ( K ), angula momentum, moment of momentum, wielość wetoowa, związana z uchem obotowym były sztywnej. Dla pojedynczej cząsti wiującej po oęgu moment pędu, oeślony względem początu uładu współzędnych (lub innego nieuchomego puntu, tóym może być na pzyład śode oęgu), jest iloczynem wetoowym pomienia wodzącego ( ) i pędu ( p ) tej cząsti. K p K p sin m g s (, p) [ K ] J s Moment pędu uładu sztywno powiązanych ze sobą cząste jest sumą wetoową momentów poszczególnych cząste. Moment pędu były sztywnej, oeślony względem dowolnego puntu leżącego na swobodnej osi obotu, można pzedstawić w postaci poniższego ównania. K I ω I moment bezwładności były sztywnej względem swobodnej osi obotu ω pędość ątowa obacającej się były sztywnej Kieune momentu pędu poywa się ze swobodną osią obotu, a jego zwot jest zgodny ze zwotem uchu postępowego śuby pawosętnej obacanej w ieunu obotu były. Patz taże była sztywna, duga zasada dynamii uchu obotowego, dżul, iloczyn wetoowy, ilogam, met, moment bezwładności, pęd, pędość ątowa, pomień wodzący, punt mateialny (cząsta), uch obotowy, seunda, swobodne osie obotu, weto, zasada zachowania momentu pędu. p K Rys Wzajemne położenie wetoów K, p i v moment siły ( M ), moment of foce, wielość wetoowa, oeślona względem początu uładu współzędnych (lub innego nieuchomego puntu), będąca iloczynem wetoowym pomienia wodzącego ( ) i siły ( F ) działającej na byłę sztywną. M F M F sin sin [ M ] m N J (, F ) (, F ) F 8

19 amię siły Patz taże była sztywna, duga zasada dynamii uchu obotowego, dżul, iloczyn wetoowy, met, niuton, pomień wodzący, amię siły, siła, weto. F M Rys Wzajemne położenie wetoów F, M i v napęd odzutowy, jet populsion, pzyład patycznego wyozystania zasady zachowania pędu. Pzed statem wypadowy pęd uładu aieta-paliwo-utleniacz jest ówny zeu. Po stacie aieta uzysuje pęd o zwocie pzeciwnym do zwotu pędu wylatujących z niej gazów, pzy czym watości tych pędów są sobie ówne. P W pzypadu, gdy suma sił zewnętznych działających na aietę jest ówna zeu, watość pędości chwilowej aiety (v) można wyznaczyć z ównania Ciołowsiego. v u ln m m 0 u watość pędości gazów względem aiety m 0 początowa masa aiety m masa aiety w danej chwili H Powyższe ównanie zostało podane pzez Ciołowsiego w 903. B Konstanty Ciołowsi ( ), osyjsi uczony i wynalazca polsiego pochodzenia. Patz taże masa, pęd, pędość chwilowa, ównanie Mieszczesiego, siła, zasada zachowania pędu. Rys. 00. Napęd odzutowy nieinecjalny uład odniesienia, noninetial efeence system, uład odniesienia, w tóym nie jest spełniona zasada bezwładności, stanowiąca, że cząsta pozostaje w spoczynu lub pousza się uchem jednostajnym postoliniowym wtedy i tylo wtedy, gdy suma działających na nią sił zewnętznych jest ówna zeu. Uładami nieinecjalnymi są ułady pouszające się względem danego uładu inecjalnego uchem postępowym pzyspieszonym lub opóźnionym, dgającym, obotowym, zywoliniowym itp. W taich uładach pojawiają się siły pozone, zwane siłami bezwładności. Aby można było stosować dugą zasadę dynamii ównież w uładach nieinecjalnych, należy wśód sił działających na cząstę uwzględnić taże siły bezwładności. Patz taże duga zasada dynamii, inecjalny uład odniesienia, punt mateialny (cząsta), siły bezwładności, uład odniesienia, zasada bezwładności. 9

20 noniusz, nonius, uządzenie, za pomocą tóego można zwięszyć doładność odczytu na sali głównej suwmiai lub śuby miometycznej. Stanowi go dodatowa sala, na tóej odstępy między esami są mniejsze niż na sali głównej. Patz taże suwmiaa, śuba miometyczna. odśodowa siła bezwładności ( F o ), fictitious centifugal foce, siła bezwładności miezona w niutonach [N], pojawiająca się w wiującym z pędością ątową (ω ) uładzie odniesienia, tóej watość wynosi F [ ] N o mω, Fo m masa cząsti odległość cząsti od osi obotu Odśodowa siła bezwładności, działająca na cząstę, jest sieowana od osi obotu i leży na postej postopadłej do osi obotu. Patz taże masa, niuton, oś obotu, pędość ątowa, punt mateialny (cząsta), siła odśodowa, siły bezwładności. F O Rys. 0. Wyes zależności watości odśodowej siły bezwładności (F o ) od odległości cząsti od osi obotu () oes dgań (T), vibation peiod, czas potzebny na wyonanie jednego pełnego dgania. Oes dgań miezony jest w seundach [s]. oes dgań wahadła fizycznego (T), peiod of oscillation of the physical pendulum, czas, w ciągu tóego wahadło fizyczne wyonuje jedno pełne dganie. T I π, T mgd [ ] s I moment bezwładności wahadła względem poziomej osi obotu m masa wahadła g pzyspieszenie ziemsie d odległość osi obotu od śoda masy wahadła Patz taże czas, masa, moment bezwładności, oes dgań, oś obotu, pzyspieszenie ziemsie, seunda, śode masy, wahadło fizyczne. oes dgań wahadła matematycznego (T), peiod of oscillation of the mathematical pendulum, czas, w ciągu tóego wahadło matematyczne wyonuje jedno pełne dganie. T l π, T g [ ] s l długość wahadła matematycznego g pzyspieszenia ziemsie Patz taże czas, oes dgań, pzyspieszenie ziemsie, seunda, wahadło matematyczne. 0

21 oscylato hamoniczny, hamonic oscillato, cząsta wyonująca uch dgający hamoniczny posty. Równanie uchu jednowymiaowego oscylatoa hamonicznego można zapisać w poniższej postaci. d x dt π ω x, ω π f T x wychylenie t czas T oes dgań ω częstotliwość ątowa f częstotliwość dgań Patz taże częstotliwość dgań, częstotliwość ątowa, oes dgań, pochodna, punt mateialny (cząsta), ównania uchu, uch dgający hamoniczny posty, wychylenie. oś obotu, axis of otation, posta, na tóej znajdują się śodi oęgów będących toami puntów były sztywnej wyonującej uch obotowy. Patz taże była sztywna, uch obotowy, to. Rys. 0. Oś obotu paalasa, paallax, pozone pzemieszczenie pzedmiotu względem tła, zależne od położenia oczu obsewatoa. Paalasa jest źódłem błędnych odczytów z pzyządów wsazówowych. paa sił, couple of foces, dwie ównoległe siły ( F i F ) o pzeciwnych zwotach i jednaowych watościach. Wypadowy moment pay sił względem dowolnego puntu jest tai sam. M F M Fsin [ M ] J (, F ) F pomień wodzący łączący począti wetoów sił ( F i F ) sin (,F ) amię pay sił Moment pay sił miezony jest w dżulach [J]. Patz taże dżul, iloczyn wetoowy, moment siły, pomień wodzący, siła.

22 -F F Rys. 03. Paa sił pęd ( p ), momentum, wielość wetoowa, będąca iloczynem masy (m) pouszającej się cząsti i jej pędości ( v ). p mv, p mv, p [ ] g m s Pęd uładu cząste jest sumą wetoową pędów poszczególnych cząste. Patz taże ilogam, masa, met, pędość chwilowa, punt mateialny (cząsta), seunda, szybość, weto. piewsza zasada dynamii, fist pinciple of dynamics, ewtons s fist law of motion, hipoteza stwiedzająca, że istnieją inecjalne ułady odniesienia, czyli ułady, w tóym swobodna cząsta pozostaje w spoczynu lub pousza się uchem jednostajnym postoliniowym wtedy i tylo wtedy, gdy suma działających na nią sił zewnętznych jest ówna zeu. Piewsza zasada dynamii nazywana jest ównież zasadą bezwładności. B Si Isaac Newton (643-77), angielsi fizy, matematy, astonom i filozof. Patz taże cząsta swobodna, duga zasada dynamii, inecjalny uład odniesienia, uch jednostajny postoliniowy, siła, tzecia zasada dynamii. położenie ównowagi, vibation cente, inna nazwa śoda dgań. Patz taże śode dgań. popęd siły (π ), impulse of foce, wielość wetoowa będąca iloczynem siły ( F ) i czasu jej działania ( t). π F t π F t [ π ] N s Patz taże czas, duga zasada dynamii, niuton, seunda, siła, weto. paca (W), wo, wielość salana, miezona w dżulach [ J ]. Powiadamy, że stała siła ( F ), działająca na cząstę i powodująca jej pzemieszczenie po postoliniowym toze o długości (S), wyonuje pacę: W [ ] J FScos α, W