Grzegorz Kornaś. Powtórka z fizyki

Transkrypt

1 Gzegoz Konaś Powóka z fizyki - dla uczniów gimnazjów, kózy chcą wiedzieć o co zeba, a nawe więcej, - dla uczniów liceów, kózy chcą powózyć o co zeba, aby zozumieć więcej, - dla wszyskich, kózy chcą znać podsawy fizyki. ( Wesja skócona ) Kolejne ozdziały książki są zamieszczane w Inenecie na sonie (w ozdziale eksy). Osoby zaineesowane pełną wesją książki lub wcześniejszymi ozdziałami, kóe zosały już usunięe (ze względu na oganiczoną pojemność sewea) poszę o konak na ades: konas@xl.wp.pl

2 Spis eści 1.Wiadomości wsępne 1.1. Podsawowe pojęcia fizyki Jednoski Wykesy Wekoy Błędy pomiaowe 1.6. Maemayka na lekcjach fizyki... uchu posępowego 2.1. Zjawisko uchu Wielkości opisujące uch Podział uchów posępowych Ruch posoliniowy jednosajny. 2.. Ruch posoliniowy jednosajnie pzyspieszony Ruch posoliniowy jednosajnie opóźniony 2.7. Ruch posoliniowy niejednosajnie zmienny Zesawienie wykesów ilusujących spoczynek i uchy posoliniowe 2.9. Ruch po okęgu. 2.. Zesawienie wielkości i wzoów opisujących uch posoliniowy i uch po okęgu. 3. Dynamika 3.1. Podsawowe pojęcia dynamiki Zasady dynamiki Siły acia Ruch pod wpływem działania sałej siły Dynamika uchu po okęgu Podział uchów ze względu na działające siły Paca, moc, enegia Maszyny pose Ruch dgający i fale mechaniczne 4.1. Ruch dgający hamoniczny Fale mechaniczne Akusyka.... Gawiacja.1. Pawo powszechnego ciążenia Pole gawiacyjne...3. Elemeny kosmonauyki Elemeny asonomii Rozwój poglądów na budowę Wszechświaa Obieky asonomiczne, ich ozmiay i odległości Obsewacje asonomiczne Budowa i właściwości maeii 7.1. Cząseczkowa budowa maeii Temodynamiczne właściwości ciał Ciała lone..

3 7.4. Ciecze Ciała sałe 7.7. Cieplne właściwości ciał. 8. Elekosayka 8.1. Składniki aomu. Ładunek elekyczny Pole elekosayczne Pojemność elekyczna. Kondensaoy Pąd elekyczny 9.1. Pąd elekyczny i waunki jego pzepływu Pawo Ohma. Opó elekyczny Pawa Kichhoffa. Łączenie opoów Paca i moc pądu... Magneyzm.1. Pole magneyczne Zjawisko indukcji elekomagneycznej...3. Fale elekomagneyczne. 11. Opyka Opyka falowa Opyka geomeyczna Pzyządy opyczne Elemeny fizyki współczesnej Dwoisa naua świała Budowa aomu Budowa i właściwości jąda aomowego. Pomieniowanie jądowe Reakcje jądowe. Enegeyka jądowa....

4 2.4. Ruch posoliniowy jednosajny 47 1 Ruch posoliniowy jednosajny jes o uch, kóego oem jes linia posa a waość pędkości jes sała (np. uch windy jadącej między pięami). a) pędkość Słowo jednosajny oznacza, że waość pędkości jes sała: = cons. (Słowo consans oznacza wielkość sałą). W uchu posoliniowym weko pędkości leży na posej, po kóej pousza się ciało, więc ównież kieunek wekoa pędkości jes sały. Z powyższych infomacji wynika, że w uchu posoliniowym jednosajnym weko pędkości jes sały: = cons, dlaego pędkość śednia jes ówna pędkości chwilowej: ś = (szybkość śednia eż jes ówna szybkości chwilowej). waość pędkości (szybkość) w s = = cons uchu jednosajnym posoliniowym s doga - czas Umieszczając począek układu współzędnych w miejscu ozpoczęcia uchu można zapisać pzebyą dogę jako s zamias s. Naomias ozpoczynając pomia czasu w momencie sau ciała można zapisać czas uchu jako zamias. Ozymujemy wówczas posszą posać wzou : s - szybkość w uchu = = consans jednosajnym posoliniowym s doga - czas 2 a) b) = cons s 1-1 s = cons Wykesy pędkości w uchu jednosajnym dla dwóch ciał 1 i 2 pouszających się w pzeciwne sony. Z wykesu pędkości () można odczyać dogę pzebyą pzez ciało jako pole powiezchni figuy zawaej między linią wykesu a osią czasu. Jeżeli dwie pędkości mają pzeciwne znaki o znaczy, że wekoy ych pędkości mają pzeciwne zwoy. Gzegoz Konaś Powóka z fizyki

5 48 1 Z powyższych wykesów odczyujemy nasępujące infomacje: - ciała n 1 i n 2 pouszają się w pzeciwne sony (np. ciało 1 w pawo a ciało 2 w lewo), gdyż ich pędkości mają pzeciwne znaki (a więc i pzeciwne zwoy), - ciało n 1 ma dwa azy większą szybkość niż ciało n 2, - w ym samym czasie ciało 1 pzebyło dwa azy większą dogę niż ciało 2, bo pole figuy na wykesie a) jes dwa azy większe niż na wykesie b). b) doga w uchu jednosajnym, posoliniowym dogi pzebye w jednakowych odsępach czasu są jednakowe. doga pzebywana pzez ciało (definiowana jako długość części ou) nie może zmniejszać się waz z upływem czasu. Pzyjmując dogę począkową ówną zeo ozymujemy najczęściej spoykaną posać wzou na dogę w uchu jednosajnym: Równanie dogi w s doga w uchu uchu jednosajnym jednosajnym posoliniowym s= częso pzyjmujemy s = s, bioąc s = pędkość czas Possza posać wzou i odpowiadający mu wykes: s( )= s-doga w uchu jednosajnym posoliniowym pzebya w czasie. szybkość - czas Najposszy wykes dogi w uchu jednosajnym. Waość pędkości ciała można odczyać jako angens kąa nachylenia linii wykesu: = gα. s α 2 Ogólny wzó na dogę i ogólne wykesy s() są w części ozszezonej. Gzegoz Konaś Powóka z fizyki

6 c) położenie 49 Obieając układ współzędnych ( sanowiący nasz układ odniesienia) ak aby oś OX leżała na posej, wzdłuż kóej pousza się ciało, weko położenia możemy zasąpić położeniem ciała na osi OX. d) pzyspieszenie z definicji pzyspieszenia wynika, że pzy sałej pędkości pzyspieszenie jes ówne zeo: a =. a 1 a = Wykes pzyspieszenia w uchu jednosajnym e) obliczanie pędkości wypadkowej ciała pouszającego się ównocześnie z dwiema pędkościami Zdaza się czasami, że o samo ciało pousza się ównocześnie z dwiema pędkościami. Na pzykład saek płynący po zece ma dwie pędkości: - pędkość własną 1. Jes o pędkość względem wody, kóą saek ma dzięki pacującym silnikom. (Saek płynący po sojącej wodzie ma ylko pędkość własną), - pędkość unoszenia 2. Jes o pędkość, z jaką woda płynie w zece i z jaką unosi pzedmioy na powiezchni. (Saek płynący po zece z wyłączonymi silnikami pousza się, ak jak awa, ylko z pędkością unoszenia). Dla ciała pouszającego się ównocześnie z dwiema pędkościami można obliczyć pędkość wypadkową. Pędkość wypadkowa jes o wekoowa suma wszyskich pędkości z jakimi ównocześnie pousza się ciało: = wyp + wyp pędkość wypadkowa ciała pouszającego się ównocześnie zdwiemapędkościami: i 4 Waość pędkości wypadkowej oblicza się zgodnie z egułami dodawania wekoów (ozdział 1.4.): Infomacje o położeniu znajdziesz w pełnej wesji książki. Gzegoz Konaś Powóka z fizyki

7 Obydwie pędkości 1 i 2 mają en sam kieunek i zgodne zwoy wyp waość pędkości wypadkowej ciała pouszającego się ównocześnie z = wyp + dwiema pędkościami 1 i 2 o zgodnych zwoach Aby obliczyć waość pędkości wypadkowej ciała pouszającego się ównocześnie z dwiema pędkościami o zgodnych zwoach zeba dodać waości ych pędkości. 2 wyp Saek płynie z pądem zeki, pousza się ównocześnie z dwiema pędkościami: z pędkością własną 1 i z pędkością unoszenia 2. 2 Na ysunku można doszec, że: - woda w zece płynie z pędkością 2, unosząc z ą pędkością awę i saek, - opócz pędkości unoszenia saek ma pędkość własną 1, kóej waość miezy, pzy pomocy adau, obsewao w układzie odniesienia S na awie, - waość pędkości wypadkowej wyp saku względem bzegu miezy pzy pomocy własnego adau nieuchomy obsewao w układzie S, na bzegu. Obydwie pędkości 1 i 2 mają en sam kieunek i pzeciwne zwoy wyp waość pędkości wypadkowej ciała pouszającego się ównocześnie z wyp = dwiema pędkościami 1 i 2 o pzeciwnych zwoach 3 Aby obliczyć waość pędkości wypadkowej ciała pouszającego się ównocześnie z dwiema pędkościami o pzeciwnych zwoach zeba odjąć waości ych pędkości. 3 Gzegoz Konaś Powóka z fizyki

8 wyp 1 Saek płynie pod pąd, pouszając się ównocześnie z dwiema pędkościami: z pędkością własną 1 i z pędkością unoszenia 2. 2 Na ysunku można doszec, że: - woda w zece unosi z pędkością 2 awę i saek, - waość pędkości własnej 1 saku, miezy obsewao w układzie odniesienia S na awie, - waość pędkości wypadkowej wyp saku miezy nieuchomy obsewao w układzie S, na bzegu. Obydwie pędkości 1 i 2 są do siebie posopadłe = 2 wyp wyp waość pędkości wypadkowej ciała pouszającego się ównocześnie z dwiema posopadłymi pędkościami 1 i 2 Waość pędkości wypadkowej ciała pouszającego się ównocześnie z dwiema posopadłymi do siebie pędkościami obliczamy z wiedzenia Piagoasa, jako długość pzekąnej posokąa zbudowanego na wekoach obu pędkości wyp wyp 2 4 Saek płynie posopadle do nuu zeki (na dugi bzeg). Gzegoz Konaś Powóka z fizyki

9 2 1 Tak jak w popzednich pzypadkach waość pędkości własnej 1 saku miezy obsewao na awie unoszonej pzez wodę z pędkością 2, a waość pędkości wypadkowej wyp saku nieuchomy obsewao na bzegu. f) obliczanie szybkości względnej dwóch ciał Szybkość względna jes o waość pędkości miezona pzez obsewaoa, kóy ównież jes w uchu. Ciała pouszają się w pzeciwne sony wzgl = + wzgl szybkość względna dwóch ciał pouszających się w pzeciwne sony z pędkościami: 1 i 2 Szybkość względną dwóch ciał pouszających się w pzeciwne sony obliczamy dodając szybkości obydwu ciał, niezależnie od ego, czy ciała oddalają się, czy zbliżają się do siebie. 1 Szybkość względna wzgl Wykesy pędkości dwóch ciał pouszających się uchem jednosajnym w pzeciwne sony. Z wykesów zauważymy, że: - ponieważ wekoy pędkości obu ciał mają pzeciwne zwoy, pzypisano im waości o pzeciwnych znakach, - długość pionowych odcinków między liniami wykesów wyznacza szybkość względną ciał: wzgl = 1+ 2 = cons (w ym pzypadku szybkość względna jes sała pionowe odcinki mają aką samą długość). 2 wzgl Dwa pociągi pouszają się w pzeciwne sony. Z ysunku można doszec, że: - szybkości obu pociągów względem ziemi 1 i 2 miezy, pzy pomocy adau nieuchomy obsewao w układzie odniesienia S związanym z ziemią, - szybkość względną pociągów wzgl miezy, pzy pomocy swego adau, obsewao w układzie S pouszający się waz z pociągiem. Gzegoz Konaś Powóka z fizyki

10 3 Pzypomnij sobie, że znajdując się w jadącym pociągu i obsewując dugi pociąg jadący obok w pzeciwną sonę, widzimy badzo szybki uch ego pociągu, gdyż pousza się on względem nas z szybkością względną ówną sumie szybkości obu pociągów. Szybkość względną mijających się pociągów można ównież obliczyć dzieląc długość l wymijanego pociągu pzez czas mijania miezony pzez obsewaoa w układzie S. Ciała pouszają się w ę samą sonę wzgl = wzgl szybkość względna dwóch ciał pouszających się w ę samą sonę z pędkościami: 1 i 2 Szybkość względną dwóch ciał pouszających się w ę samą sonę obliczamy odejmując szybkości obydwu ciał, niezależnie od ego, czy ciała pouszają się w lewo, czy w pawo. 1 Szybkość względna wzgl Wykesy pędkości dwóch ciał pouszających się uchem jednosajnym w ę samą sonę. Z wykesów zauważymy, że: - ponieważ wekoy pędkości obu ciał mają zgodne zwoy, pzypisano im waości o akich samych znakach, - długość pionowych odcinków między liniami wykesów wyznacza szybkość względną ciał: wzgl = 1 2 = cons (w ym pzypadku szybkość względna jes sała pionowe odcinki mają aką samą długość). 3 wzgl Dwa pociągi pouszają się w ę samą sonę. 4 Z ysunku można doszec, że: - szybkości obu pociągów względem ziemi 1 i 2 miezy, ak jak popzednio nieuchomy obsewao w układzie odniesienia S związanym z ziemią, - szybkość względną pociągów wzgl miezy obsewao w układzie S pouszający się waz z pociągiem. Gzegoz Konaś Powóka z fizyki

11 4 Pzypomnij sobie, że znajdując się w jadącym pociągu i obsewując dugi pociąg, kóy nas wypzedza widzimy powolny uch ego pociągu, gdyż pousza się on względem nas z szybkością względną ówną óżnicy szybkości obu pociągów. Szybkość względną mijających się pociągów można, ównież w ym pzypadku, obliczyć dzieląc długość l wymijanego pociągu pzez czas mijania miezony pzez obsewaoa w układzie S. Gzegoz Konaś Powóka z fizyki