Prawa fizyczne

I zasada dynamiki

  • Jeśli na ciało nie działa żadna siła lub działające siły równoważą się, ciało spoczywa lub porusza się ruchem jednostajnym i prostoliniowym (ze stałą prędkością).

II zasada dynamiki

  • Ciało, na które działa niezrównoważona siła, porusza się z przyspieszeniem proporcjonalnym do działającej siły i odwrotnie proporcjonalnie do masy ciała.

III zasada dynamiki

  • Jeśli ciało A działa na ciało B siłą, to ciało B działa na ciało A siłą o takiej samej wartości i kierunku, lecz przeciwnie skierowaną.

Zasada zachowania pędu

  • Jeśli na układ ciał nie działa żadna siła zewnętrzna, to całkowity pęd tego układu (czyli wektorowa suma pędów poszczególnych ciał) pozostaje stały, nie zmienia się w czasie.

Zasada zachowania energii

  • W układzie zamkniętym (odizolowanym od otoczenia) suma wszystkich rodzajów energii pozostaje stała.

Zasada zachowania ładunku elektrycznego

  • W układzie zamkniętym całkowity ładunek jest stały.

Prawo powszechnego ciążenia

  • Siła grawitacji jest proporcjonalna do iloczynu mas oddziałujących ciał i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi.

Prawo Coulomba

  • Siła elektrostatyczna jest proporcjonalna do iloczynu ładunków oddziałujących ciał i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi.

I zasada termodynamiki

  • Zmiana energii wewnętrznej układu ciał jest równa sumie pracy wykonanej nad układem i ciepła przekazanego układowi.

Prawo Ohma

  • Natężenie prądu płynącego przez przewodnik jest wprost proporcjonalne do napięcia panującego na końcach tego przewodnika.

Prawo odbicia światła

  • Przy odbiciu światła kąt padania jest równy kątowi odbicia.

Prawo załamania

  • Sinus kąta padania (α) podzielony przez sinus kąta załamania (β) jest stały dla danej pary ośrodków.

Wielkości fizyczne

Droga

  • Długość toru, jaki ciało zakreśliło w rozpatrywanym czasie.
  • Oznaczenie S
  • Jednostka metr (m)
  • Przykład: Michał, chodząc tam i z powrotem, przebył drogę 100 metrów.

Przemieszczenie

  • Wektor, który łączy początkowy i końcowy punkt toru ciała.
  • Oznaczenie
  • Jednostka metr (m)

Szybkość

  • Stosunek przebytej drogi do czasu, w którym została przebyta.
  • Oznaczenie v
  • Jednostka metr na sekundę (m/s)
  • Przykład: Kasia, jadąc rowerem, przebyła drogę 200 m w ciągu 20 s. Ma więc szybkość 10 m/s.

Prędkość

  • Stosunek wektora przemieszczenia do czasu, w którym ono nastąpiło.
  • Oznaczenie
  • Jednostka metr na sekundę (m/s)
  • Wektor prędkości jest styczny do toru ciała.

Przyspieszenie

  • Stosunek zmiany prędkości do czasu, w którym nastąpiła ta zmiana.
  • Oznaczenie
  • Jednostka metr na sekundę do kwadratu (m/s2)
  • Przykład: Samochód zwiększył swą szybkość o 15 m/s w ciągu 5 s. Wartość jego przyspieszenia wyniosła więc

Droga w ruchu jednostajnym

  • Przebyta droga jest iloczynem szybkości i czasu s = v · t
  • Oznaczenie s
  • Jednostka metr (m)
  • Przykład: Jacek szedł przez 6 godzin z szybkością 4 km/h. Przebył drogę s = 6 h · 4 km/h = 24 km.

Szybkość w ruchu jednostajnie przyspieszonym

  • v = v0 + a · t
    v0 – szybkość początkowa
    a – przyspieszenie
  • Oznaczenie v
  • Jednostka metr na sekundę (m/s)
  • Przykład: Samochód jechał z prędkością 10 m/s. Zaczął przyspieszać. Jego przyspieszenie wynosiło 2 m/s2. Po 10 s miał prędkość
    v = 10 m/s + 2 m/s2 · 10 s = 30m/s

Droga w ruchu jednostajnie przyspieszonym (bez szybkości początkowej)

  • Oznaczenie s
  • Jednostka metr (m)
  • Przykład: Cegła, spadając przez 3 s z przyspieszeniem ziemskim (10 m/s2), pokonuje drogę

Masa

  • Miara bezwładności ciała. Decyduje o tym, czy trudno zmienić jest stan ruchu ciała (przyspieszyć, spowolnić, zmienić kierunek ruchu).
  • Oznaczenie m
  • Jednostka kilogram (kg)
  • Przykład: Masa szafy wynosi 80 kg. Nie jest łatwo ją przesunąć.

Siła

  • Miara oddziaływania ciał.
  • Oznaczenie
  • Jednostka niuton (N)
  • Przykład: Ziemia przyciąga mnie z siłą 800 N.

Pęd

  • Iloczyn masy ciała i jego prędkości.
  • Oznaczenie
  • Jednostka kilogram razy metr na sekundę (kg·m/s)
  • Pęd samochodu o masie m = 1000 kg i szybkości v = 20 m/s wynosi 20 000 kg · m/s.

Praca

  • Iloczyn siły działającej na ciało i przesunięcia ciała (drogi) W = F·s
  • Oznaczenie W
  • Jednostka dżul (J)
  • Przesuwając szafę siłą 200 N na odległość 4 m, wykonuję pracę 800 J.

Moc

  • Stosunek wykonanej pracy do czasu jej wykonania.

  • Oznaczenie P
  • Jednostka wat (W)
  • Przykład: Jeśli tę szafę przemieszczę w czasie 20 s, to moja moc wynosi

Energia kinetyczna

  • Energia ruchu ciała.
  • Oznaczenie Ek
  • Jednostka dżul (J)
  • Przykład: Energia śnieżki o masie 0,5 kg lecącej z szybkością 10 m/s wynosi

Energia potencjalna

  • Energia związana z położeniem ciała na pewnej wysokości Ep = mgh
  • Oznaczenie Ep
  • Jednostka dżul (J)
  • Przykład: Jeśli ta śnieżka znajduje się na wysokości 2 m nad ziemią, to jej energia potencjalna wyniesie Ep = 0,5 kg · 10 m/s2 · 1 m = 10J

Energia mechaniczna

  • Suma energii kinetycznej i potencjalnej
    Emechaniczna = Epotencjalna + Ekinetyczna
  • Oznaczenie Emech
  • Jednostka dżul (J)
  • Przykład: Energia mechaniczna śnieżki to E = 25 J + 10 J = 35 J

Energia wewnętrzna

  • Suma energii kinetycznych i potencjalnych atomów, z których składa się ciało.
  • Oznaczenie Ew lub U
  • Jednostka dżul (J)
  • Przykład: Energię wewnętrzną ciała można zmienić, wykonując nad nim pracę (np. sprężając gaz) lub dostarczając mu ciepło.

Ilość ciepła

  • Jest to ta energia, która przepływa od ciała o wyższej do ciała o niższej temperaturze.
  • Oznaczenie Q
  • Jednostka dżul (J)
  • Przykład: Ciepło może być przekazywane na trzy sposoby: przez przewodnictwo, przez konwekcję i przez promieniowanie.

Ciepło właściwe

  • Jest to ilość ciepła potrzebna do ogrzania jednostki masy substancji o jeden kelwin.
  • Oznaczenie c
  • Jednostka dżul przez kilogram i przez kelwin (J/kg·K)
  • Przykład: Ciepło właściwe wody wynosi 4200 J/kg·K

Temperatura

  • Jest miarą średniej energii kinetycznej cząsteczek tworzących ciało.
  • Oznaczenie T
  • Jednostka kelwin (K) lub stopień Celsjusza (ºC)
  • Przykład: Temperatura topnienia lodu wynosi około 273 K albo 0ºC.

Gęstość

  • Stosunek masy do objętości ciała, czyli masa przypadająca na jednostkę objętości.
  • Oznaczenie ρ (grecka litera „ro”)
  • Jednostka kilogram na metr sześcienny (kg/m3)
  • Przykład: Gęstość aluminium wynosi około 2700 kg/m3.

Ładunek elektryczny

  • Cecha, która decyduje o zdolności ciał do udziału w oddziaływaniach elektrostatycznych.
    Ładunek elektryczny ciała może być dodatni lub ujemny.
  • Oznaczenie Q (q)
  • Jednostka kulomb (C)
  • Przykład: Dostarczenie ładunku elektrycznego jakiemuś ciału nazywa się elektryzowaniem tego ciała. Można to zrobić na trzy sposoby: przez potarcie, przez dotyk i przez indukcję.

Napięcie elektryczne

Napięcie elektryczne między końcami przewodnika to praca, jaką wykonują siły elektryczne przy przesunięciu wewnątrz przewodnika ładunku jednego kulomba

  • Oznaczenie U
  • Jednostka wolt (V)
  • Przykład: Pole elektryczne w przewodniku wykonało pracę 9 J, by przemieścić z jednego końca przewodnika na drugi porcję ładunku 6 C. Napięcie na końcach przewodnika wynosi zatem

Natężenie prądu

  • Stosunek przepływającego ładunku do czasu jego przepłynięcia.
  • Oznaczenie I
  • Jednostka amper (A)
  • Przykład: Jeśli przez przewodnik w ciągu 4 s przepłynie ładunek 12 C, to natężenie prądu w tym przewodniku jest równe

Opór elektryczny

  • Stosunek przyłożonego do przewodnika napięcia do uzyskanego w ten sposób natężenia prądu przepływającego przez przewodnik.
  • Oznaczenie R
  • Jednostka om (Ω)
  • Przykład: 1 om to opór takiego przewodnika, w którym napięcie 1 V wywołuje prąd o natężeniu 1 A.

Praca prądu

  • Jest to praca wykonywana przez prąd elektryczny, można ją obliczyć ze wzoru W = UIt
    U – napięcie, I – natężenie prądu, t – czas przepływu.
  • Oznaczenie W
  • Jednostka dżul (J)
  • Przykład: Prąd o natężeniu 5 A płynący w czajniku podłączonym do napięcia 220 V wykonuje w ciągu minuty pracę W = 220 V · 5 A · 60 s = 66 000 J

Moc prądu

  • Praca, jaką wykonuje prąd w jednostce czasu.
  • Oznaczenie P
  • Jednostka wat (W)
  • Przykład: Moc prądu w czajniku wynosi 220 V · 5 A = 1100 W

Częstotliwość drgań

  • Liczba drgań przypadająca na jednostkę czasu (1 sekunda). Jest równa odwrotności okresu.
  • Oznaczenie f
  • Jednostka 1/sekunda inna nazwa: herc (Hz)
  • Przykład: Częstotliwość dźwięków słyszalnych dla człowieka zawiera się w przedziale od 16 Hz do 20 000 Hz.

Amplituda drgań

  • Największe wychylenie drgającego ciała z położenia równowagi.
  • Oznaczenie A
  • Jednostka metr (m)
  • Przykład: Amplituda fal morskich może sięgać kilkunastu metrów.

Okres drgań

  • Czas potrzebny na wykonanie jednego pełnego drgania.
  • Oznaczenie T
  • Jednostka sekunda (s)
  • Przykład: Okres drgań wahadła można obliczyć ze wzoru

    gdzie l – długość wahadła

Długość fali

  • Odległość między sąsiednimi „grzbietami” lub „dolinami” fali.
  • Oznaczenie grecka litera λ (lambda)
  • Jednostka metr (m)
  • Przykład: Długość i częstotliwość fali są ze sobą związane wzorem v = λ · f
    gdzie v oznacza szybkość rozchodzenia się fali.