Grzegorz Kornaś. Powtórka z fizyki

Transkrypt

1 Gzegoz Konaś Powtóka z fizyki - dla uczniów gimnazjów, któzy chcą wiedzieć to co tzeba, a nawet więcej, - dla uczniów liceów, któzy chcą powtózyć to co tzeba, aby zozumieć więcej, - dla wszystkich, któzy chcą znać podstawy fizyki. ( Wesja skócona ) Kolejne ozdziały książki są zamieszczane w Intenecie na stonie (w ozdziale teksty). Osoby zainteesowane pełną wesją książki lub wcześniejszymi ozdziałami, któe zostały już usunięte (ze względu na oganiczoną pojemność sewea) poszę o kontakt na ades: konas@xl.wp.pl

2 Spis teści 1.Wiadomości wstępne 1.1. Podstawowe pojęcia fizyki Jednostki Wykesy Wektoy Błędy pomiaowe 1.6. Matematyka na lekcjach fizyki Kinematyka uchu postępowego 2.1. Zjawisko uchu Wielkości opisujące uch Podział uchów postępowych Ruch postoliniowy jednostajny Ruch postoliniowy jednostajnie pzyspieszony Ruch postoliniowy jednostajnie opóźniony 2.7. Ruch postoliniowy niejednostajnie zmienny Zestawienie wykesów ilustujących spoczynek i uchy postoliniowe 2.9. Ruch po okęgu. 2.. Zestawienie wielkości i wzoów opisujących uch postoliniowy i uch po okęgu. 3. Dynamika 3.1. Podstawowe pojęcia dynamiki Zasady dynamiki Siły tacia Ruch pod wpływem działania stałej siły Dynamika uchu po okęgu Podział uchów ze względu na działające siły Paca, moc, enegia Maszyny poste Ruch dgający i fale mechaniczne 4.1. Ruch dgający hamoniczny Fale mechaniczne Akustyka Gawitacja 5.1. Pawo powszechnego ciążenia Pole gawitacyjne Elementy kosmonautyki Elementy astonomii Rozwój poglądów na budowę Wszechświata Obiekty astonomiczne, ich ozmiay i odległości Obsewacje astonomiczne Budowa i właściwości mateii 7.1. Cząsteczkowa budowa mateii Temodynamiczne właściwości ciał Ciała lotne..

3 7.4. Ciecze Ciała stałe 7.7. Cieplne właściwości ciał. 8. Elektostatyka 8.1. Składniki atomu. Ładunek elektyczny Pole elektostatyczne Pojemność elektyczna. Kondensatoy Pąd elektyczny 9.1. Pąd elektyczny i waunki jego pzepływu Pawo Ohma. Opó elektyczny Pawa Kichhoffa. Łączenie opoów Paca i moc pądu... Magnetyzm.1. Pole magnetyczne Zjawisko indukcji elektomagnetycznej...3. Fale elektomagnetyczne. 11. Optyka Optyka falowa Optyka geometyczna Pzyządy optyczne Elementy fizyki współczesnej Dwoista natua światła Budowa atomu Budowa i właściwości jąda atomowego. Pomieniowanie jądowe Reakcje jądowe. Enegetyka jądowa....

4 2. Kinematyka 2.2. Wielkości opisujące uch 38 Czas uchu t t = t t [s] sekunda - jednostka. podstawowa układu SI często pzyjmujemy t = t bioąc t = t- czas pzebiegu zjawiska 5 t- końcowe wskazanie zegaa t - początkowe wskazanie zegaa Doga s Doga jest to długość części tou pzebytej pzez ciało w danym czasie t. Najważniejszą jednostką dogi jest met- jednostka podstawowa układu SI. (Często zamiast s piszemy: s ). Pzemieszczenie (pzesunięcie) Pzemieszczenie jest to wekto łączący położenie początkowe i położenie końcowe ciała. To uchu Wekto położenia początkowego Pzemieszczenie Wekto położenia końcowego Wekto pzemieszczenia i doga s w płaskim układzie współzędnych katezjańskich. Poównując powyższy ysunek z dodawaniem wektoów metodą tójkąta (ozdział 1.4) uzyskamy związek: = + ( jest wektoem zamykającym tójkąt), z któego wynika wzó definicyjny: df = o [m] met - jednostka podstawowa układu SI wekto pzemieszczenia (pzesunięcia) wekto położenia końcowego wekto położenia początkowego Wekto pzemieszczenia jest to ównież óżnica wektoów położenia końcowego i położenia początkowego. watość wektoa pzemieszczenia nie zależy od kształtu tou uchu, dla uchu postoliniowego: = s, ( s - pzebyta doga) dla uchu kzywoliniowego: < s. Gzegoz Konaś Powtóka z fizyki

5 5 v Pędkość śednia: ś df v = ś t 2. Kinematyka vś pędkość śednia pzemieszczenie t czas (dowolnie długi) Pędkość śednia jest to stosunek pzemieszczenia, któe nastąpiło w dowolnie długim czasie, do tego czasu... [m/s] Wekto pędkości śedniej ma kieunek i zwot zgodny z kieunkiem i zwotem wektoa pzemieszczenia. Dla uchu postoliniowego za watość pzemieszczenia podstawiamy pzebytą dogę = s. 39 Szybkość śednia v ś Szybkość jest to watość pędkości. Opisując uch ciała (np. samochodu) inteesuje nas pzeważnie watość pędkości (czyli szybkość), dlatego w wielu podęcznikach słowo pędkość oznacza właśnie watość pędkości. Gdy tzeba uwzględnić ównież inne cechy wektoa pędkości używa się sfomułowania: wekto pędkości. s v = ś t v ś szybkość śednia s doga pzebyta podczas całego uchu t całkowity czas uchu Szybkość śednią dowolnego uchu postoliniowego można obliczyć dzieląc całą dogę pzebytą pzez ciało pzez cały czas uchu. Pędkość chwilowa (zeczywista): v v t df =, t [m/s] v pędkość chwilowa pzemieszczenie t czas ( dowolnie kótki) Pędkość chwilowa jest to stosunek pzemieszczenia, któe nastąpiło w dowolnie kótkim czasie, do tego czasu. Wekto pędkości chwilowej jest zawsze styczny do tou (postopadły do pomienia kzywizny). Wekto pędkości chwilowej jest w każdym punkcie styczny do tou uchu. Watość pędkości chwilowej v (czyli szybkość chwilową) wskazuje szybkościomiez samochodu. Gzegoz Konaś Powtóka z fizyki

6 5 2. Kinematyka 4 Co auto miał na myśli pisząc pędkość (bez żadnego pzymiotnika), pędkość śednią, czy pędkość chwilową? Ponieważ do opisu uchu posługujemy się najczęściej pędkością chwilową, słowo: pędkość oznacza zawsze pędkość chwilową. Gdy posługujemy się pędkością śednią, jest to wyaźnie podkeślone: pędkość śednia. Pzyost pędkości df v = v v [m/s] ν v pzyost pędkości v pędkość końcowa v pędkość początkowa Pzyost pędkości jest to wektoowa óżnica pędkości końcowej i pędkości początkowej. Dla uchu postoliniowego: ν = ν ν v watość pzyostu pędkości v szybkość końcowa v szybkość początkowa W uchu postoliniowym pzyost pędkości jest wynikiem zmiany watości wektoa pędkości. Pzyspieszenie a df v a = t a pzyspieszenie v pzyost pędkości t czas Pzyspieszenie jest to stosunek pzyostu pędkości do czasu w jakim ten pzyost nastąpił. [m/s 2 ] Podobnie jak dla pędkości można ozóżniać pzyspieszenie chwilowe (wyznaczane w dowolnie kótkim czasie) i pzyspieszenie śednie (wyznaczane w dowolnie długim pzedziale czasu), jednakże dla uchów jednostajnie zmiennych pzyspieszenia te są sobie ówne, więc nie będziemy ich ozóżniać. Do opisu uchu po okęgu wpowadza się ponadto następujące wielkości: Okes uchu T - jest to czas jednego pełnego obiegu ciała po okęgu. Częstotliwość f f = 1 T 1 1Hz = s hec f- częstotliwość T - okes uchu Częstotliwość jest to odwotność okesu. Infomacje o pzyoście pędkości w uchu kzywoliniowym znajdziesz w pełnej wesji książki. Gzegoz Konaś Powtóka z fizyki

7 5 2. Kinematyka Częstotliwość jest to ównież liczba pełnych obiegów po okęgu wykonanych w czasie jednej sekundy. Jednostką częstotliwości jest hec. Jeden hec jest to częstotliwość takiego uchu, w któym jeden obieg po okęgu jest wykonany w ciągu jednej sekundy. Doga kątowa φ - jest to kąt zakeślony pzez pomień wodzący w czasie uchu. (Doga kątowa jest niekiedy nazywana fazą uchu). φ s ϕ = s 1m 1ad = = 1 1m adian - jednostka uzupełniająca układu SI φ doga kątowa (kąt zakeślony pzez pomień wodzący) s - doga liniowa - pomień okęgu 41 Doga kątowa może być taktowana jako wekto infomacje o jego kieunku i zwocie są w pełnej wesji książki. Z powyższego wzou wynika związek między dogą s i dogą kątową φ: s = ϕ s doga φ - doga kątowa (wyażona w adianach) pomień okęgu Pędkość kątowa ω ω df = ad 1 s ϕ t 1 = s ω pędkość kątowa φ - doga kątowa t- czas Pędkość kątowa jest to stosunek kąta zakeślonego w danym czasie pzez pomień wodzący do tego czasu. Pędkość kątowa jest wielkością wektoową, któej kieunek jest postopadły do okęgu, a zwot okeśla eguła śuby pawoskętnej : Śubę ustawiamy postopadle do okęgu i obacamy ją w ślad za pouszającym się ciałem. Ruch postępowy śuby wyznacza zwot wektoa ω. Reguła śuby pawoskętnej okeślająca zwot wektoa pędkości kątowej. Gzegoz Konaś Powtóka z fizyki

8 2. Kinematyka 42 5 Dla odóżnienia od pędkości kątowej ω, pędkość v nazywa się pędkością liniową. Podobnie jak dla pędkości liniowejv można ozóżniać pędkość kątową chwilową (wyznaczaną w dowolnie kótkim czasie) i pędkość kątową śednią (wyznaczaną w dowolnie długim pzedziale czasu), jednakże dla uchu jednostajnego po okęgu pędkości te są sobie ówne, więc nie będziemy ich ozóżniać. Związek między pędkością liniową i pędkością kątową: v pędkość liniowa v= ω ω - pędkość kątowa pomień okęgu Pzestzenne usytuowanie wektoów pędkości liniowej i pędkości kątowej. ω v Pzyost pędkości kątowej ω df ω = ω ω ad 1 s 1 = s ω pzyost pędkości kątowej ω - pędkość kątowa końcowa ω pędkość początkowa o Pzyost pędkości kątowej jest to wektoowa óżnica wektoów pędkości kątowej końcowej i początkowej. Wektoy: ω, ω, ωo mają taki sam kieunek postopadły do okęgu. Pzyspieszenie kątowe ε Omówione w pełnej wesji książki Gzegoz Konaś Powtóka z fizyki