1.
UKŁAD JEDNOSTEK SI. RUCH PUNKTU MATERIALNEGO. PRZYCZYNY RUCHU. 1-SZA i 2-GA ZASADA DYNAMIKI.
Układ jednostek SI:
Długość (l,s,h,r) [m] Masa (m) [kg]
Czas (t) [s] Tempera. (t,T,t) [K]
Liczność materii (n) [mol] Natężenie prądu [A]
Światłość [cd] kąt płaski [rad]
Kąt bryłowy [sr]
Konwersja jednostek [x] = ma * kgb * sg * Kd * molj * An * cdy
Ruch – zmiana położenia ciała względem danego układu odniesienia.
Ruch prostoliniowy (jednostajny) – Jest to ruch, w którym tor jest linią prostą, a prędkość się nie zmienia.
Prędkość chwilowa równa prędkości średniej, mierzona w różnych przedziałach czasowych .
Ruchem jednostajnie zmiennym prostoliniowym – nazywamy taki ruch, w którym tor jest linią prostą, zmienia się prędkość i przyśpieszenie.
· Ruch jednostajnie przyśpieszony, kiedy prędkość rośnie a wektor i przyśpieszenie mają jednakowy zwrot.
· Ruch jednostajnie opóźniony, kiedy prędkość maleje a wektory przyśpieszenia i prędkości są przeciwne.
Ruch krzywoliniowy:
· Ruch jednostajny po okręgu – to taki ruch krzywoliniowy którego torem, jest okrąg, a wartość prędkości się nie zmienia.
Prędkość kątowa – stosunek kąta, jaki nakreśliło ciało poruszające się po okręgu, do czasu w jakim został zakreślony.
Częstotliwość:
Prędkość liniowa:
Przyśpieszenie dośrodkowe:
I zasada dynamiki – Jeżeli na ciało nie działa żadna siła lub siły działające równoważą się, to ciało pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym po linii prostej
to
Newton – jest to taka stała siła, która ciału o masie 1 kg nadaje przyśpieszenie 1m/s2
II zasada dynamiki – Jeżeli na ciało działa stała siła lub gdy działają siły, które się nie równoważą to ciało porusza się ruchem jednostajnie zmiennym. Przyśpieszenie jest wprost proporcjonalne do działającej siły a odwrotnie proporcjonalnie do masy ciała.
2.
ZASADY ZACHOWANIA MASY, PĘDU i ENERGII. RODZAJE SIŁ (SIŁA TARCIA i OPORU ODŚRODKA).
Zasada zachowania pędu – Jeżeli wypadkowa sił zewnętrznych jest równa 0, to całkowity wektor pędu tego ciała lub układu ciał rozważamy w inercyjnym układzie odniesienia jest stały.
Zasada zachowania energii – W przemianie energii z jednej formy w drugą całkowita ilość energii nie ulega zmianie, to znaczy jest ona zachowana.
Zasada zachowania masy – Całkowita masa relatywistyczna układu odosobnionego w którym zachodzą dowolne zjawiska fizyczne, nie zmieniają
Siła tarcia
· Siła tarcia posuwistego – występuje podczas przesuwania ciał względem siebie, przeciwstawia się ruchowi. Siła tarcia ma zawsze zwrot przeciwny do wektora prędkości ciała lub wektora siły, która to ciało wprawia w ruch.
· Tarcie kinetyczne (dynamiczne)
Fn – siła nacisku fk –współczynnik tarcia kinetycznego
· Tarcie statyczne – ciało pozostaje w spoczynku mimo działającej na nią siły.
Opór ośrodka – Siła Stokesa Siła oporu ośrodka jest wprost proporcjonalna do współczynnika lepkości ośrodka, promienia kuli i jej prędkości
a) Siły grawitacji
b) Elektromagnetyczne
c) Bezwładność, ciężkości, Coriolisa, dośrodkowa, elektrodynamiczna i motoryczna, kolumbowska, lepkości, Lorentza, oporowa, jądrowa, między cząsteczkowa, sprężysta ………
3.
UKŁADY INERCYJNE:UJĘCIE KLASYCZNE i RELATYW. UKŁADY NIEINERCYJNE: SIŁY BEZWŁADNOŚCI (Odśr. i Coriolisa).
Siły odśrodkowe bezwładności – ruchome ciało, spoczywające w układzie obracającym się, podlega działaniu siły skierowanej wzdłuż promienia od ośrodka. Tę siłę nazywa się siłą odśrodkową bezwładności.
Siła Coriolisa :
Układ inercyjny – układy odniesienia, w których jest spełniona pierwsza zasada dynamiki nazywane są układami inercyjnymi. Każdy układ odniesienia będący w spoczynku lub w ruchu jednostajnym względem dowolnego układu inercyjnego jest układem inercyjnym.
Układ nieinercyjny – To taki układ, w którym nie jest spełniona (z. d N). Jest nim każdy układ poruszający się z przyśpieszeniem np. układ związany z hamującym lub przyśpieszającym pojazdem na zakręcie.
4.
ZASADY DYNAMIKI BRYŁY SZTYWNEJ, POJĘCIA MOMENTU SIŁY i MOMENTU BEZWŁADNOŚCI, ZASADA ZACH. KRĘTU I JEJ PRAKTYCZNE ZASTOSOWANIE .
Moment siły (bryła sztywna)
Iloczyn wektorowy promienia wodzącego ri poprowadzonego do punktu przyłożenia siły Fi przez tę siłę nazywamy momentem Mi siły Fi względem punktu 0.
Ruch obrotowy jest jednostajny wtedy, gdy wypadkowy moment względem osi obrotu wszystkich sił działających na ciało równa się zero.
Przy ruchu obrotowym działanie siły jest warunkiem koniecznym, ale nie wystarczającym do wywołania ruchu obrotowego zmiennego.
Moment bezwładności - Suma iloczynów mas poszczególnych cząstek bryły i kwadratów ich odległości od osi obrotu jest miarą bezwładności bryły w ruchu obrotowym i nosi nazwę momentu bezwładności I względem danej osi obrotu
Twierdzenie Steinera - Moment bezwładności I względem dowolnej osi jest związany z momentem bezwładności I0 względem osi przechodzącej przez środek masy i równoległej do osi danej następującą zależnością: I = I0 + m ×d 2
m – całkowita masa bryły
d – odległość wzajemna obu osi
Moment pędu (kręt) bryły - Kierunek wyznacza reguła korkociąga . Całkowity moment pędu:
Kręt bryły obracającej się dookoła nieruchomej osi równa się iloczynowi prędkości kątowej i momentu bezwładności bryły względem tej osi.
Moment siły równa się pochodnej momentu pędu względem czasu:
Zasada zachowania krętu - Jeżeli wypadkowy moment siły Mw równa się zeru, to kręt bryły pozostaje stały :
Kręt bryły może ulec zmianie jedynie pod działaniem momentu siły.
Praktycze zastosowanie - Łyżwiarka na lodzie wykonuje piruet, to rozsuwając szeroko ręce zwiększa swój moment bezwładności, a tym samym zmniejsza prędkość kątową obrotu. Jak również analogicznie. Jeżeli stojący człowiek na nieruchomym stołku obrotowym trzyma w osi pionowej koło rowerowe, które zaczyna się obracać, to stołek zacznie się przy tym obracać w przeciwnym kierunku. Wynik jest zgodny z zasadą zachowania krętu. W równoważnym układzie odosobnionym, kręt równy początkowo zeru musi zachować tę wartość. A zatem kręt koła I1w1 musi być zrównoważony przciwnym co do znaku lecz równym co do wartości krętowi I2w2 stołka i stojącego na nim człowieka.
5.
RUCH DRGAJĄCY: DRGANIAR HARMONICZNE, TŁUMIONE, WYMUSZONE.
Ruchem drgającym – nazywamy każdy ruch lub zmianę stanu, która charakteryzuje powtarzalność w czasie wartości wielkości fizycznych określających ten ruch lub stan.
Ruch drgający nazywamy okresowym (periodycznym) jeżeli wartość wielkości fizycznych zmieniające się podczas drgań powtarzają się w danych odstępach czasu.
Drgania harmoniczne
Drgania jakiejkolwiek wielkości fizycznej x nazywamy harmonicznymi jeżeli ich zależność od czasu t ma postać:
X = A×sin (wt + j0) lub x = A×cos (wt + j1)
Drgania wymuszone (rezonans)
Mają częstość taką z jaką działa siła zewnętrzna, a więc taką jaka jest częstość własna ciała. Drgania wymuszone powstają wtedy, gdy na ciało działa siła zewnętrzna okresowa. Polegają one na gwałtownym wzroście amplitudy drgań.
Ruchem harmonicznym tłumionym nazywamy taki ruch, który odbywa się z oporami ośrodka. W takim przypadku energia maleje w czasie, zatem maleje również amplituda drgań, natomiast okres drgań pozostaje wielkością stałą.
6.
FALE W OŚRODKACH SPRĘZYSTYCH: RÓWNANIE FALI, MECHANIZM PROPAGACJI, WŁAŚCIWOŚCI RUCHU FALOWEGO, FALE AKUSTYCZNE I CECHY DŹWIĘKÓW.
Równanie fali:
y(x,t) = A×sin (wt – kx) A – amplituda
Prędkość fali:
E – moduł Younga g – gęstość
Ruch falowy – Ruchem falowym nazywamy rozchodzenie się zaburzeń równowagi ośrodka sprężystego.
Impuls falowy – nazywamy rozchodzące się w ośrodku pojedyncze odkształcenie.
Właściwości fal:
- dyfrakcja - rozchodzenie poprzeczne, podłużne
- interferencja - załamanie
- odbicie - fale kuliste cząstkowe
Fala akustyczna (dźwiękowa):
Falą akustyczną nazywamy podłużną falę zagęszczeń i rozrzedzeń ośrodka, mogące rozchodzić się w ciałach stałych, ciekłych i gazach. Fale dźwiękowe obejmują pasmo częstotliwości od ok.16 do 20 000 Hz. Fale o częstotliwościach drgań niższych niż 16 Hz nazywane są infradźwiękami, wyższe niż 20 000 Hz nazywane są ultradźwiękami.
Cechy dźwięku:
-wysokość – zależy od częstotliwości drgań źródła
-barwa (brzmienie) – cecha charakterystyczna danego źródła dźwięku pozwalająca określić co wydaje dźwięk
-głośność (siła brzmienia) – wrażenie słuchowe uzależnione również od częstotliwości dźwięku
Mechanizm propagacji:
Niech źródło O tworzy falę poprzeczną. Punkt O znajduje się w ośrodku sprężystym i wykonuje drgania harmoniczne. W chwili t = 0 punkt O jest w położeniu równowagi, po 1/8 okresu T mija położenie A1, po 2/8 T położenie A2, po 3/8 T jest w A3 (A3=A1), po 4/8 T punkt O przechodzi przez położenie równowagi A4, po czym wychyla się w stronę przeciwną osiągając punkt A5 po 5/8 T, punkt A6 po 6/8 T, wraca do A7 po 7/8 T, a po pełnym okresie znowu osiąga położenie równowagi. Dzięki siłom sprężystym drgania wykonywane przez punkt O udzielają się sąsiednim cząstkom ośrodka. Każda z tych cząstek zostaje wprawiona w analogiczne drgania jak punkt O, ale rozpoczyna swój ruch z pewnym opóźnieniem, zależnym od jej odległości od punktu O
7.
PRZEMIANY ENERGII W UKŁADACH ZAMKNIĘTYCH: 1-SZA I 2-GA ZASADA TERMODYNAMIKI, ENTROPIA I JEJ SENS FIZYCZNY.
I zasada termodynamiki:
Zmiana energii wewnętrznej ciała lub układu ciał jest równa sumie wykonanej pracy oraz ciepła wymienionego z otaczjącymi ciałami.
DU = Q + W
II zasada termodynamiki:
Niemożliwe jest zbudowanie silnika cieplnego, który pracowałby cyklicznie pobierając ciepło ze źródła bez możliwości przekazywania go do chłodnicy o niższej temp.
Entropia:
Entropia jest miarą nieuporządkowania. Stanom dużego nieuporządkowania odpowiada duża wartość entropii, natomiast stanom małego nieuporządkowania odpowiadają małe wartości entropii.
Jednostką entropii w układzie SI jest J/K
8.
...
alus-2008