Fizyka: Ciepło właściwe

Source: Fizykon.org

Przyrost temperatury wody jest wprost proporcjonalny do ilości pobranego przez nią ciepła.

△T ~ Q

Ilość pobranego przez wodę ciepłą potrzebnego do uzyskania danego przyrostu temperatury jest wprost proporcjonalna do masy wody.

△Ew = Q

Q ~ m

Ilość pobranego przez ciało ciepła potrzebna do zwiększenia temperatury o tę samą wartość zależy od rodzaju substancji, z której zbudowane jest ciało.

Ciepło właściwe określa, ile energii trzeba dostarczyć, aby zwiększyć temperaturę 1kg danej substancji o 1K (o 1C). Ciepło właściwe oblicza się jako iloraz ciepła dostarczonego ciału i iloczynu jego masy i przyrostu temperatury.

c = Q / m×△T

Ilość ciepła, jaką podbiera ciało podczas ogrzewania, można obliczyć ze wzoru Q = c×m×△T.

Ilość ciepła Q pobranego przez ciało jest wprost proporcjonalna do masy ciała m i przyrostu temperatury △T:

Q = c×m×△T

gdzie c jest współczynnikiem proporcjonalności, zwanym ciepłem właściwym, charakterystycznym dla danego ciała.


Ciepło właściwe - jest to cecha substancji określająca, ile ciepła dana substancja musi pobrać, aby 1kg jej masy został ogrzany o 1K (1℃). Ciepło właściwe oblicza się jako iloraz ciepła dostarczonego ciału i iloczynu jego masy i przyrostu temperatury.

Fizyka: Maszyny proste

Dźwignia jednostronna i dwustronna
(Second-class Levers and First-class Levers)

Iloczyn długości jednego ramienia i wartości siły działającej na ramię jest równy iloczynowi długości drugiego ramienia i wartości siły działającej na drugie ramię:

r₁󠀳󠁃 · F₁ = r₂ · F₂

Dźwignia jednostronna:

Source: eSzkola.pl

Dżwignia dwustronna:

Source: eSzkola.pl

Blok nieruchomy i ruchomy
(Fixed Pulley and Movable Pulley)

Iloczyn długości ramienia i wartości siły działającej na ramię jest równy iloczynowi długości ramienia i wartości siły działającej na drugie ramię:

r · F₁ = r · F₂

Przy podnoszeniu lub opuszczaniu ciała za pomocą bloku nieruchomego nie smienia się wartość siły - zmienia się jedynie jej zwrot.

Source: e-fizyka.info

Wartość śiły, jaką należy przyłożyć, stosując blok ruchomy, jest dwa razy mniejsza niż ciężar podnoszonego ciała.

Source: e-fizyka.info

Kołowrót
(Wheel and Axle)

Im dłuższa korba (w prównaniu z długością promienia wału), tym mniejszą siłę należy przyłożyć, aby obrócić wał kołowrotu. Warunek równowagi dla kołowrotu można zapisać następująco:

r · F₁ = R · Q

Source: eSzkola.pl

Równia pochyła
(Inclined Plane)

Wartość siły, którą należy działać, przesuwając ciało na równi jest tyle mniejsza od wartości jego ciężaru, ile razy wysokości jego ciężaru, ile razy wysokość równi jest mniejsza od jej długości.

T/Q = h/l

Source: fizyka.edu.pl

Fizyka: Energia mechaniczna

Energia określa zdolność ciała lub układu do wykonania pracy.

Przyrost energii ciała jest równy wykonanej nad tym ciałem pracy.

Energia potencjalna grawitacji (ciężkości) - równoważna wykonanej pracy - zależy od masy ciała i wysokości, na jaką to ciało zostało wzniesione. Jest to energia ciała wynikająca z jego położenia względem innego ciała, z którym oddziałuje grawitacyjnie, np. Ziemi.

∆Ep = mgh

∆Ep - przyrost energii potencjalnej ciężkości

m - masa ciała

h - wysokość, na jaką ciało zostało wzniesione

g - przyspieszenie ziemskie równe w przybliżeniu 10 m/s²

Energia kinetyczna ciała (a więc i praca, którą może ono wykonać) jest tym większa, im większą prędkość ma to ciało i im większa jest masa ciała. Jest to energia ciała związana z jego ruchem.

Ek = m∙v²/2

Ek - energia kinetyczna ciała

m - masa ciała

v - prędkość, z jaką porusza się ciało

Energia potencjalna sprężystości - energia, jaką ma odkształcone ciało sprężyste. Przyrost energii potencjalnej sprężystości jest związany z oddziaływaniem międzycząsteczkowym wewnątrz sprężyny.

Energia mechaniczna - suma energii kinetycznej i energii potencjalnej (grawitacji i sprężystości).

Rodzaje energii mechanicznej:

• Energia potencjalna (grawitacji, sprężystości)
• Energia kinetyczna (związana z ruchem ciała)

Każda forma energii może ulec przemianie w inny jej rodzaj. Energii nie da się ani zniszczyć , ani stworzyć. Można ją jedynie przekazać lub przekazać innemu ciału.

Określona ilość energii jednego rodzaju może zostać zamieniona w równą ilość energii innego rodzaju.

Oznacza to, że jeżeli dowolny układ ciał nie wymienia energii z otoczeniem, to jego całkowita energia jest stała. Taki układ nazywa się układem izolowanym (odosobnionym). 

Source: szkolnictwo.pl

Zasada zachowania energii

W izolowanym układzie ciał całkowita energia nie ulega zmianie.

Ep + Ek = constans

Fizyka: Moc

Moc to liczbowa wielkość fizyczna równa ilorazowi pracy i czasu, w którym ta praca została wykonana.

W określa moc takiego urządzenia, które w czasie 1s wykona pracę 1J:

P = W/t

P - moc urządzenia (ciała)

W - praca wykonana przez to urządzenie (ciało)

t - czas, w jakim praca ta została wykonana

Inną jednostką mocy jest koń mechaniczny (1KM)

1KM = 736W

P = W/t

a W = F ∙ s,

więc P = F ∙ s/t

Wiadomo, że v = s/t czyli

P = F ∙ V

Fizyka: Praca

Energia kinetyczna (kinetic energy) - Związana z ruchem; im szybciej porusza się dane ciało, tym większą ma energię kinetyczną.

Energia potencjalna grawitacji (gravitational potential energy) - Gdy podnosisz ciało na pewną wysokość, zwiększasz jego energię potencjalną. Jest ona tym większa, im wyżej jest ciało.
Energia potencjalna sprężystości (elastic potential energy) - Napięta sprężyna ma pewną energię, dzięki czemu może np. napędzić samochodzik na sprężynę lub zegar mechaniczny.
Energia wewnętrzna - Energia cząsteczek ciała związana z jego temperaturą i stanem skupienia. Gdy podgrzewasz ciało, zwiększasz jego energię wewnętrzną.
Energia chemiczna (chemical energy) - Spalając węgiel czy benzynę, wyzwala się zawartą w nich energię. Jest to główne źródło energii dla ludzkości. Każdy z nas żyje dzięki energii zawartej w pożywieniu.
Energia elektryczna (electrical energy) - Jest to postać energii najłatwiejsza do przesyłania i zamiany na inne rodzaje. Dlatego większość urządzeń jest zasilana właśnie tą energią.
Energia jądrowa (nuclear energy) - Korzysta się z niej w elektrowniach jądrowych. Także Słońce świeci dzięki przemianom jądrowym zachodzącym w jego wnętrzu.
Energia promieniowania - Światło, mikrofale w kuchence mikrofalowej, ultrafiolet powodujący opalanie, promienie rentgenowskie używane do prześwietleń, fale radiowe - wszystkie niosą pewną energię.

Iloczyn wartości siły i wartości przemieszczenia, które nastąpiło zgodnie z kierunkiem i zwrotem działania siły.

W=F∙s

W - Praca

F - siła

s - droga

Podstawową jednostką pracy w układzie SI jest dżul (1J).

[W] = 1J

Praca ma wartość 1J, gdy siła 1N działająca na ciało ma wartość 1N, a przemieszczenie zgodne z kierunkiem i zwrotem siły wynosi 1m.

1J = 1N∙1m

Jeśli na ciało działa dowolna siła zgodna z kierunkiem i zwrotem przemieszczenia, to wykonana praca jest liczbowo równa polu figury pod wykresem zależności siły od przemieszczenia.

source: Szkolnictwo.com

Fizyka: Pęd

Pęd ciała - wielkość wektorowa o kierunku i zwrocie zgodnym z kierunkiem i zwrotem wektora prędkości. Wartość pędu jest równa iloczynowi masy ciała i wartości prędkości.

Przyjmij, że siły F1 = F2 są stałe i działają przez czas t, a masy ciał wynoszą odpowiednio m1 = m2. 

Na podstawie II zasady dynamiki wiadomo, że między obydwiema siłami oraz przyspieszeniami, z jakimi poruszają się ciała, zachodzą zależności:

F1 = m1∙a2

⇅

F1 = m1∙a2

↑Wartość tych sił są równe↑

Przy założeniu, że przed działaniem sił ciała znajdowały się w spoczynku, można obliczyć, jakie zmiany wartości prędkości nastąpiły pod wpływem tych sił w tym samym czasie t. 

Jeżeli dwa ciała oddziałują wyłącznie na siebie nawzajem (nie działają na nie żadne siły zewnętrzne), to zmiana pędu jednego ciała powoduje taką samą co do wartości zmianę pędu ciała drugiego, lecz o przeciwnym zwrocie. Taki układ jest przykładem układu izolowanego od otoczenia.

p=mv

p - pęd

m - masa

v - prędkość

Pęd ciała jest wielkością wektorową.

 Kierunek i zwrot pędu jest taki sam jak kierunek i zwrot prędkości ciała. 

source: Wikipedia

Zasada zachowania pędu

Całkowity pęd układu, na który nie działają siły zewnętrzne, nie zmienia się.

Zasady dynamiki Newtona I i II

I  ZASADA DYNAMIKI NEWTONA

Jeżeli na ciało nie działają żadne siły lub działające siły się równoważą, to ciało pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym.

II  ZASADA DYNAMIKI NEWTONA

Jeżeli na ciało działa niezrównoważona siła, porusza się ono ruchem zmiennym z przyspieszeniem wprost proporcjonalnym do działającej siły. Przyspieszenie ciała, na które działa stała niezrównoważona siła, jest tym mniejsze, im większa jest jego masa:

a = F/m

F - wartość siły

m - masa ciała

a - przyspieszenie ciała

1 N jest to siła, która ciału o masie 1 kg nadaje przyspieszenie 1 m/s².

Source: Physics4kids

Przyspieszenie ciała, na które działa niezrównoważona siła, jest wprost proporcjonalne do działającej siły.
Przy danej wartości siły działającej na ciało przyspieszenie jest tym mniejsze, im większa jest masa ciała.

Spadające swobodnie ciała poruszają się ruchem jednostajnie przyspieszonym. Przyspieszenie, z jakim w pobliżu Ziemi porusza się swobodnie ciało, nazywa się przyspieszeniem ziemskim.

g≈9,81 m/s²

Fg=mg

Fg - siła ciężkości (grawitacji)

m - masa ciała

g - przyspieszenie ziemskie

Czas swobodnego spadania ciała nie zależy od jego masy.

Masa jest miarą bezwładności ciała.

Fizyka: Ruch niejednostajny i prostoliniowy jednostajnie przyspieszony

Ruch, podczas którego prędkość ciała zmienia swoją wartość w miarę upływu czasu, nazywa się ruchem niejednostajnym. Dla tego ruchu charakterystyczne są:

• Prędkość chwilowa Vch
  
  Vch = Δx/Δt
  

  gdzie:
  Δx - przemieszczenie

  Δt - mały przyrost czasu

• Prędkość średnia Vśr
  Vśr = sc/t
  gdzie:
  Vśr - prędkość średnia
  sc - całkowita droga
  t - czas

Prędkość chwilowa - prędkość ciała w danej chwili; określa się ją jako iloraz przemieszczenia do bardzo małego przyrostu czasu, w którym ono nastąpiło.

Ruch niejednostajny - ruch, w którym wartość prędkości zmienia się w czasie.

Prędkość średnia - iloraz całkowitej drogi i czasu trwania ruchu.

------------------------------------

Przyspieszeniem nazywa się iloraz przyrostu prędkości i czasu, w którym ten przyrost nastąpił.

Wartość przyspieszenia a

a = Δv/Δt

Kierunek i zwrot przyspieszenia w ruchu jednostajnie przyspieszonym prostoliniowym są takie jak kierunek i zwrot prędkości.

Jednostką przyspieszenia w Układzie SI jest 1 m/s², gdyż [a] = m/s².

W ruchu jednostajnie przyspieszonym prostoliniowym przyspieszenie ma wartość stałą.

W ruchu jednostajnie przyspieszonym droga jest wprost proporcjonalna do kwadratu czasu, prędkość rośnie wprost proporcjonalnie do czasu, a przyspieszenie ma wartość stałą.
Przyspieszenie jest wielkością wektorową.

Ruch prostoliniowy jednostajnie przyspieszony - ruchu, w którym tor jest linią prostą, odcinki drogi pokonywane w kolejnych sekundach mają się do siebie tak, jak kolejne liczby nieparzyste, a droga jest wprost proporcjonalna do kwadratu czasu.

W ruchu jednostajnie przyspieszonym prostoliniowym droga rośnie wprost proporcjonalnie do kwadratu czasu.

s = at²/2 

gdzie:

t - czas trwania ruchu

s - przebyta droga

a - przyspieszenie  

Fizyka: Ruch

Aby określić, czy ciało jest w ruchu czy w spoczynku względem innego ciała, należy ustalić układ odniesienia i zwązać z nim odpowiedni układ współrzędnych.

Ruchem nazywa się zmianę położenia ciała wzgędem przyjętego układu odniesienia.

Ciało jest ruchu, jeżeli zmienia położenie względem wybranego układu odniesienia. To samo ciało względem innego układu odniesienia może pozostawać w spoczynku. Tę cechę określa się jako względność ruchu. Położenie ciała w danej chwili można określić, stosując jedno-, dwu- lub trójwymiarowy układ współrzędnych.

Aby opisać ruch, należy określić między innymi:

• tor ruchu
• drogę
• przemieszczenie

Ruch - zmiana położenia ciała względem przyjętego układu odniesienia.

Względność ruchu - określenie, czy dane ciało jest w ruchu czy w spoczynku, w zależności od wyboru układu odniesienia.

Układ odniesienia - wybrany układ ciał, względem którego określa się położenie opisywanego ciała.

Tor ruchu - linia, którą "zakreśla" poruszające się ciało.

Droga (s) - długość toru ruchu.

Przemieszczenie (przesunięcie)  (Δx) - odległość między początkowym i końcowym położeniem ciała.

Ruchu jednostajny prostoliniowy

Prędkość (v) jest wielkością wektorową. W ruchu prostoliniowym kierunek i zwrot prędkości są zgodne z kierunkiem i zwrotem przemieszczenia. Prędkość to iloraz drogi i czasu, w jakim tę drogę przebyto

 v = s/t

W ruchu prostoliniowym wartość przemieszczenia jest równa drodze przebytej w tym samym czasie. W ruchu jednostajnym prostoliniowym prędkość ma wartość stałą. Jednostką prędkości jest 1 m/s.

Drogę w ruchu jednostajnym prostoliniowym przedstawia zależność:

s = vt

Ruch jednostajny prostoliniowy - ruch, w którym ciało pokonuje jednakowe odcinki drogi w takich samych odstępach czasu, a torem jest linia prosta.

Fizyka: Prawo Archimedesa

Wartość siły wyporu nie zależy od kształtu ciała, ale zależy od jego objętości i gęstości cieczy, w której ciało jest zanurzone.

Na każde ciało zanurzone w cieczy działa siła wyporu zwrócona ku górze i równa ciężarowi wypartej cieczy.

F=ρVg

F - siła wyporu
ρ - gęstość cieczy
V - objętość wypartej cieczy
g - przyspieszenie ziemskie

Fw=Fg

Siła wyporu jest równa ciężarowi wypartej cieczy.

Ciało tonie w cieczy, jeżeli jego gęstość jest większa od gęstości cieczy.

Ciało zanurzone w cieczy wypływa na jej powierzchnię, jeżeli jego gęstość jest mniejsza od gęstości cieczy.

Ciało jest całkowicie zanurzone w cieczy (nie wypływa na jej powierzchinę i nie opada na dno), jeżeli jego gęstość i gęstość cieczy są sobie równe.

Na każde ciało umieszczone w gazie  działa siła wyporu zwrócona ku górze i równa co do wartość ciężarowi wypartego gazu.

Fizyka: Prawo Pascala

Prawo Pascala - ciśnienie wywierane z zewnątrz na ciecz lub gaz jest w nich przekazywane jednakowo we wszystkich kierunkach

Prawo Pascala wykorzystane jest w: prasie hydraulicznej, hamulcach hydraulicznych, strzykawkach, studniach artezyjskich, zaporach wodnych i wieżach ciśnień. 

Fizyka: Ciśnienie hydrostatyczne, cisinienie atmosferyczne

p = ρ g h

gdzie:

p - ciśnienie cieczy

ρ - gęstość cieczy 

g - stały współczynnik (przyspieszenie ziemskie) = 9,8066 N/kg (m/s2)

h - wysokość słupa cieczy

Ciśnienie hydrostatyczne - ciśnienie wywierane przez ciecz pod wpływem jej własnego ciężaru.

Ciśnienie atmosferyczne - ciśnienie, jakie wywiera powietrze na Ziemię i wszystkie ciała znajdujące się w atmosferze ziemskiej.

Naczynia połączone - co najmniej dwa naczynia połączone ze sobą tak, że ciecz może swobodnie przepływać z jednego naczynia do drugiego.

Source: ZamKor Fizyka

Ciśnienie hydrostatyczne i atmosferyczne zależy od wysokości. Im niżej tym ciśnienie jest wyższe i odwrotnie. 

Fizyka: Parcie i ciśnienie

Ciecze i gazy naciskają na ścianki naczynia i na wszystkie ciała znajdujące się w nich. Siła ta nazywa się parciem.
Parcie jest zawsze skierowane prostopadle do powierzchni, na którą działa.

Iloraz wartości siły nacisku i pola powierzchni, na którą ta siła działa, nazywa ciśnieniem, co zapisuje się:

p = Fn/S

gdzie:

p - ciśnienie

Fn - wartość siły nacisku (parcia)

S - pole powierzchni

Jednostką ciśnienia jest pascal (1 Pa)

Fizyka: Gęstość

Gęstość - wielkość fizyczna charakterystyczna dla danej substancji, określająca masę tej substancji zawartą w jednostkowej objętości.

Jednostką gęstości w Układzie SI jest 1kg/m3

Gęstość oznacza się grecką literą  ρ  (czyt.: ro)

 ρ = m/V

gdzie:

p - gęstość substancji, z której zbudowane jest ciało

m - masa ciała

V - objętość ciała

Fizyka: Masa i Ciężar

Masa - wielkość fizyczna określająca ilość substancji. Ta sama cecha ciała decyduje o jego ciężarze. Jednostką masy jest kilogram ( 1kg ).

Ciężar ( siała grawitacji ) - siła, z jaką Ziemia przyciąga ciało.

Znając masę ciała, możesz obliczyć jego ciężar według wzoru: 

Fg = mg

• Fg - ciężar ciała
• m - masa ciała
• g - stały współczynnik zwany przyspieszeniem ziemskim