POMOCNIK GIMNAZJALISTY

(1)

POMOCNIK GIMNAZJALISTY

ważne wzory i definicje z fizyki

opracowała mgr Irena Kemska

(2)

KLASA I

... 3

I. WIADOMOŚCI WSTĘPNE ... 3

II. HYDROSTATYKA I AEROSTATYKA ... 4

Klasa II

... 5

I. KINEMATYKA ... 5

II. DYNAMIKA ... 6

III. CIEPŁO ... 9

KLASA III

... 10

I. ELEKTROSTATYKA ... 10

II. PRĄD ELEKTRYCZNY ... 11

III. POLE MAGNETYCZNE ... 13

IV. INDUKCJA ELEKTROMAGNETYCZNA ... 14

V. OPTYKA GEOMETRYCZNA ... 16

(3)

KLASA I

I. WIADOMOŚCI WSTĘPNE

1. POZNANE WIELKOSCI FIZYCZNE

Wielkość fizyczna Symbol Podstawowa jednostka

długość l 1m

pole S 1m²

objętość V 1m³

siła F 1N

masa m 1kg

ciężar F,P 1N

gęstość ₃

m 1kg

ciśnienie p ₂

m 1 N

2. ZALEŻNOŚCI MIĘDZY JEDNOSTKAMI

jednostki długości jednostki pola jednostki objętości jednostki masy 1km = 1000m 1km²= 1000000m² 1km³ 1t = 1000kg 1dm = 0,1m 1dm²= 0,01m² 1dm³= 0,001m³ 1dag = 0,01kg 1cm = 0,01m 1cm²= 0,0001m² 1cm³= 0,000001m³ 1g = 0,001kg 1mm= 0,001m 1mm²= 0,000001m² 1mm³= 0,000000001m³ 1mg = 0,000001kg 3. PRZYKŁAD ZAMIANY JEDNOSTEK

250 cm²= 250

·

0,0001 m²= 0,025 m² 340 g = 340

·

0,001kg = 0,34 kg 4. OBLICZANIE CIĘŻARU WEDŁUG WZORU F = m

·

g

Przykład 1 Przykład 2

m =0,2 kg m=42 dag = 42

·

0,01 kg = 0,42 kg

F=0,2 kg

·

10 N/kg = 2 N F=0,42 kg

·

10 N/kg = 4,2 N 5. GĘSTOŚĆ

definicja

gęstość jest to masa jednej jednostki objętości

wzór

V m

- gęstość m- masa V- objętość

(4)

II. HYDROSTATYKA I AEROSTATYKA

1. CIŚNIENIE definicja

Ciśnienie jest to siła nacisku przypadająca na jedną jednostkę pola powierzchni wzór

S p F

p- ciśnienie F – siła nacisku S – pole powierzchni 2. PRAWO PASCALA

Ciśnienie zewnętrzne działające na ciecz lub gaz działa we wszystkich kierunkach jednakowo

3. CIŚNIENIE HYDROSTATYCZNE definicja

Ciśnienie hydrostatyczne jest to ciśnienie w cieczy. Zależy od głębokości, na której zanurzone jest ciało.

wzór

p cieczy=

·

g

·

h

- gęstość cieczy g- czynnik grawitacji h- głębokość 4. PRAWO ARCHIMEDESA

Na każde ciało zanurzone w cieczy działa siła wyporu o kierunku pionowym, zwrocie ku górze i o wartości równej ciężarowi wypartej cieczy

wzór

W =

·

V

·

g

W-siła wyporu -gęstość cieczy V-objętość ciała g- czynnik grawitacji

(5)

Klasa II

I. KINEMATYKA

1. POZNANE WIELKOŚCI FIZYCZNE

Wielkość fizyczna Symbol Podstawowa jednostka

prędkość v

s 1m

przyśpieszenie a ₂

s 1m

2. PRĘDKOŚĆ definicja

prędkość informuje nas o tym, jaką drogę przebędzie ciało w ciągu jednej jednostki czasu

wzór

t v s

v-prędkość s-droga t-czas 3. PRZYKŁAD ZAMIANY JEDNOSTKI

h 72km

v 3600s

1000m 72 ·

s 20m

4. PRZYŚPIESZENIE definicja

przyśpieszenie informuje nas o tym , o ile rośnie prędkość w jednej jednostce czasu

wzór

Δt

a Δv Δv – przyrost prędkości

Δt – przyrost(upływ) czasu

(6)

5. RODZAJE RUCHÓW Rodzaj ruchu Cecha

charakterystyczna

wzory

v s a

jednostajny

prostoliniowy prędkość jest stała

t

v s s = v

·

t a=0

jednostajnie przyśpieszony

prędkość rośnie – przyśpieszenie jest

stałe vk = a

·

t

2 t s a

·

2

Δt a Δv

jednostajnie opóźniony

prędkość maleje-

opóźnienie jest stałe vp = a

·

t

2 t s a

·

2

Δt a Δv

II. DYNAMIKA

pęd p

s kg·m 1

praca W 1J

moc P 1W

energia E 1 J

2. PĘD definicja

pęd jest to iloczyn masy i prędkości ciała

wzór

p = m

·

v m-masa ciała

v-prędkość

3. PRACA definicja

praca jest to iloczyn siły i przesunięcia

wzór

W = F

·

r

F- siła ( działająca zgodnie z przesunięciem) r- przesunięcie

(7)

4. MOC definicja

moc informuje nas o tym, ile pracy wykonane zostało w jednej jednostce czasu

wzór

t

P W W- praca

t- czas 5. ENERGIA

energia to ,,magazyn pracy”

6. ENERGIA KINETYCZNA definicja

energia kinetyczna jest to energia ciała będącego w ruchu

wzór

2 v E m

2 K

·

m- masa ciała

v- prędkość końcowa ciała

7. ENERGIA POTENCJALNA GRAWITACJI definicja

energia potencjalna grawitacji jest to energia ciała będącego na pewnej wysokości w spoczynku

wzór

E _pg= m

·

g

·

h

m- masa ciała

g- przyśpieszenie ziemskie h- wysokość

8. ZASADY DYNAMIKI

Nazwa zasady Założenie Teza Wzór

pierwsza

Jeżeli na ciało nie działają żadne siły lub działające się równoważą , to

ciało pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym

druga

Jeżeli na ciało działa

niezrównoważona, stała siła, to

ciało porusza się ruchem jednostajnie przyśpieszonym.

Przyśpieszenie jest wprost proporcjonalne do działającej siły a odwrotnie proporcjonalne do masy ciała

m a F

trzecia Jeżeli ciało A działa na ciało B pewną siłą ,to

Ciało B działa na ciało A siłą o tej samej wartości, tym samym kierunku lecz o przeciwnym zwrocie

2

1 F

F

(8)

9. ZASADA ZACHOWANIA PĘDU

W układzie odizolowanym od otoczenia całkowity pęd układu jest stały

wzór

p całk. = stałe p całk.- suma pędów ciał w układzie

10. ZASADA ZACHOWANIA ENERGII

W układzie ciał odizolowanych od otoczenia całkowita energia układu jest stała

wzór

E całk. =stałe E całk.- suma energii ciał w układzie

11. SIŁA DOŚRODKOWA definicja

siła dośrodkowa jest to siła działająca na ciało poruszające się ruchem jednostajnym po okręgu. Kierunek siły jest zgodny z kierunkiem promienia krzywizny a zwrot ku środkowi okręgu. Przykładem siły dośrodkowej jest siła grawitacji

12. PRAWO POWSZECHNEGO CIĄŻENIA

Siła grawitacji między dwoma ciałami jest wprost proporcjonalna do iloczynu

ich mas a odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi.

(9)

III. CIEPŁO

Wielkość fizyczna Symbol Podstawowa jednostka

ciepło Q 1J

ciepło właściwe c

C

· kg 1 J_o

ciepło topnienia ct

kg 1 J

ciepło parowania cp

kg 1 J

2. TEMPERATURA definicja

temperatura jest to miernik energii wewnętrznej ciała

3. CIEPŁO definicja

ciepło jest to przyrost energii wewnętrznej ciała

wzór

Q = m

·

c

·

Δ t

m- masa

c- ciepło właściwe Δ t- przyrost temperatury 4. CIEPŁO WŁAŚCIWE

definicja

ciepło właściwe jest to ciepło potrzebne do ogrzania jednego kilograma substancji o jeden stopień

5. CIEPŁO TOPNIENIA definicja

ciepło topnienia jest to ciepło potrzebne do stopienia jednego kilograma substancji

wzór

Q t = m

·

ct

Q_t –ciepło potrzebne do stopienia ciała

m- masa

c_t –ciepło topnienia 6. CIEPŁO PAROWANIA

definicja

ciepło parowania jest to ciepło potrzebne do wyparowania substancji w temperaturze wrzenia

(10)

KLASA III

I. ELEKTROSTATYKA

1. POLE ELEKTROSTATYCZNE

pole elektrostatyczne jest to obszar wokół ciała w którym działają siły elektrostatyczne.

Źródłem pola są ładunki ( + lub - ) będące w spoczynku.

2. PRAWO COULOMBA

Siła przyciągania lub odpychania między dwoma ładunkami jest wprost proporcjonalna do iloczynu ładunków a odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi

3. ZASADA ZACHOWANIA ŁADUNKU

W układzie odizolowanym od otoczenia całkowita liczba ładunków dodatnich i ujemnych nie ulega zmianie.

4. SPOSOBY ELEKTRYZOWANIA CIAŁ

Sposób elektryzowania Charakterystyka

tarcie wymuszone działającą siłą przejście elektronów z jednego ciała do drugiego. Elektryzowanie trwałe

dotyk Samoistne przejście elektronów z jednego ciała do drugiego.

Elektryzowanie trwałe

indukcja Przesuwanie się elektronów w ciele pod wpływem ciała naelektryzowanego. Elektryzowanie nietrwałe

5. POZNANE POJĘCIA UZIEMIENIE

uziemienie jest to zobojętnienie ciała poprzez połączenie go przewodnikiem z Ziemią ELEKTROSKOP

elektroskop jest to przyrząd do wykrywania ciał naelektryzowanych KONDENSATOR

kondensator jest to przyrząd służący do przechowywania ładunków elektrycznych

(11)

II. PRĄD ELEKTRYCZNY

ładunek q 1C

natężenie I 1A

napięcie U 1V

opór R 1Ω

opór właściwy 1Ω

·

m

praca W 1J

moc P 1W

2. NATĘŻENIE definicja

Natężenie określa nam, ile ładunku przepływa przez poprzeczny przekrój przewodnika w ciągu jednej jednostki czasu

Wzór

t

I q q- ładunek

t- czas 3. NAPIĘCIE

definicja

napięcie jest to różnica potencjałów na końcach przewodnika

wzór

q

U W W- praca

q- ładunek

4. OPÓR ELEKTRYCZNY definicja

opór elektryczny przewodnika określa ilość przeszkód na drodze prądu elektrycznego

wzory

I

R U U- napięcie

I- natężenie

S l ρ · R

- opór właściwy l- długość przewodnika S- pole przekroju

(12)

5. PRACA wzór

W = U

·

I

·

t

I –natężenie U –napięcie t -czas 6. MOC

definicja

moc określa nam , ile pracy prąd wykonuje w ciągu jednej jednostki czasu

wzór

t

P W W- praca

t- czas 7. OPÓR WŁAŚCIWY

definicja

opór właściwy jest to opór przewodnika o jednostkowych wymiarach tzn. o długości 1m i o polu przekroju poprzecznego 1 m²

8. I PRAWO KIRCHHOFFA

Suma prądów wpływających do węzła jest równa sumie prądów wypływających z węzła

9. PRAWO OHMA

W obwodzie prądu elektrycznego stosunek napięcia do natężenia jest liczbą stałą

10. ŁĄCZENIA ODBIORNIKÓW

Typ łączenia Cechy charakterystyczne

szeregowe

-natężenie jest stałe

-napięcie całkowite = sumie napięć na poszczególnych odbiornikach -opór całkowity = sumie oporów poszczególnych odbiorników równoległe

-natężenie całkowite = sumie natężeń wpływających do węzła -napięcie jest stałe

-odwrotność oporu całkowitego = sumie odwrotności poszczególnych oporów

(13)

III. POLE MAGNETYCZNE

pole magnetyczne jest to obszar w którym działają siły magnetyczne. Źródłem pola jest magnes lub przewodnik z prądem

1.POZNANE WIELKOŚCI FIZYCZNE

Indukcja magnetyczna B 1 T (tesla)

Siła elektrodynamiczna F 1 N

2. INDUKCJA MAGNETYCZNA definicja

indukcja magnetyczna charakteryzuje pole magnetyczne - określa jego wielkość

3. SIŁA ELEKTRODYNAMICZNA definicja

siła elektrodynamiczna jest to siła z jaką pole magnetyczne działa na przewodnik z prądem umieszczony w tym polu

wzór

F = B

·

I

·

l

B -indukcja magnetyczna I -natężenie prądu

l –długość przewodnika 4. POZNANE POJĘCIA

IGŁA MAGNETYCZNA

igła magnetyczna jest to magnes w kształcie dwustronnej wskazówki osadzony na szpilce FERROMAGNETYK

ferromagnetyk jest to ciało wykazujące silne własności magnetyczne w obecności pola magnetycznego

ELEKTROMAGNES

elektromagnes jest to zwojnica z umieszczonym wewnątrz niej rdzeniem z ferromagnetyka DOMENA MAGNETYCZNA

domeny są to obszary stałego namagnesowania w ferromagnetyku SILNIK ELEKTRYCZNY

silnik jest to urządzenie zamieniające energię elektryczną na energię mechaniczną

(14)

IV. INDUKCJA ELEKTROMAGNETYCZNA

1. ZJAWISKO INDUKCJI ELEKTROMAGNETYCZNEJ

Zjawisko indukcji polega na wytworzeniu prądu indukcyjnego w przewodniku pod wpływem zmiennego pola magnetycznego w otoczeniu przewodnika

2. PRĄD INDUKCYJNY

prąd indukcyjny jest to prąd płynący w przewodniku umieszczonym w zmiennym polu magnetycznym. Prąd indukcyjny jest prądem przemiennym.

3. PRĄD PRZEMIENNY

prąd przemienny jest to prąd o zmiennym natężeniu i o zmieniającym się z określoną częstotliwością kierunku przepływu

Wielkość fizyczna Symbol Podstawowa jednostka

okres T 1s

częstotliwość f 1 Hz

5. OKRES

okres jest to czas trwania jednego pełnego drgnienia prądu ( ruch ,,tam i z powrotem”).

6. CZĘSTOTLIWOŚĆ definicja

częstotliwość jest to ilość pełnych drgnień wykonanych w ciągu jednej jednostki czasu

wzór

T

f 1 T- okres

f- częstotliwość

7. PRĄDNICA

prądnica jest to urządzenie przetwarzające energię mechaniczną

na energię elektryczną

(15)

8. TRANSFORMATOR

transformator jest to urządzenie służące do podwyższania lub obniżania napięcia Prąd w transformatorze jest przenoszony z jednego uzwojenia na drugie i jednocześnie przetwarzany.

9. WZORY OPISUJĄCE TRANSFORMATOR

1 2

n p n

p- przekładnia transformatora

n2- liczba zwoi w uzwojeniu wtórnym n₁- liczba zwoi w uzwojeniu pierwotnym

1 2 1 2

n n U

U U2- napięcie w uzwojeniu wtórnym U₁- napięcie w uzwojeniu pierwotnym

2 1 1 2

I I U

U I1- natężenie prądu w uzwojeniu pierwotnym

I2- natężenie prądu w uzwojeniu wtórnym

10. FALE ELEKTROMAGNETYCZNE

fala elektromagnetyczna jest to rozchodzące się w przestrzeni z prędkością

s 300000km

pole elektromagnetyczne (wzajemnie prostopadłe pola elektryczne i magnetyczne) 11. DŁUGOŚĆ FALI

długość fali jest to odległość jaką przebywa fala w czasie jednej pełnej zmiany pola

12. WIDMO FAL ELEKTROMAGNETYCZNYCH

widmo fal jest to spis wszystkich fal od najdłuższych do najkrótszych:

1. fale o częstotliwości przemysłowej 2. fale radiowe

3. mikrofale

4. światło podczerwone 5. światło widzialne 6. światło nadfioletowe 7. promienie Roentgena ( ) 8. promieniowanie ( )

(16)

V. OPTYKA GEOMETRYCZNA

1. PRAWO ODBICIA

Światło odbija się od powierzchni w taki sposób, że kąt padania ( między promieniem padającym a prostą prostopadłą ) jest równy kątowi odbicia ( między promieniem odbitym a prostą prostopadłą). Kąty te leżą w jednej płaszczyźnie

2. ODBICIE ZWIERCIADLANE

odbicie zwierciadlane jest wówczas, gdy wiązka promieni równoległych po odbiciu od powierzchni jest dalej wiązką równoległą

3. ŚWIATŁO ROZPROSZONE

jeżeli wiązka promieni równoległych po odbiciu od powierzchni chropowatej odbija się w różnych kierunkach to takie zjawisko nazywamy światłem rozproszonym

4. OGNISKO ZWIERCIADŁA

ogniskiem zwierciadła ( F ) nazywamy punkt leżący na osi głównej , w którym przecinają się wszystkie promienie odbite od zwierciadła przed odbiciem biegnące równolegle do osi optycznej

5. OBRAZY UZYSKIWANE W ZWIERCIADŁACH

Rodzaj zwierciadła Odległość przedmiotu Cechy obrazu

płaskie dowolna obraz symetryczny, urojony

x > 2F obraz pomniejszony, odwrócony, rzeczywisty kuliste wklęsłe F < x < 2F obraz powiększony,

odwrócony, rzeczywisty x < F obraz powiększony, prosty,

urojony

kuliste wypukłe dowolna obraz pomniejszony, prosty, urojony

(17)

6. PRAWO ZAŁAMANIA

światło przechodząc z ośrodka rzadkiego do gęstego załamuje się ku prostej prostopadłej i odwrotnie

PŁYTKA RÓWNOLEGŁOŚCIENNA

płytka równoległościenna jest to płytka o dwóch powierzchniach równoległych. Światło przechodząc przez płytkę dwukrotnie się załamuje i ulega przesunięciu równoległemu w stosunku do wiązki padającej. Przesunięcie to zależy od grubości płytki

PRYZMAT

pryzmat jest to bryła ze szkła w kształcie graniastosłupa o podstawie trójkąta Światło przechodząc przez pryzmat dwukrotnie załamuje się i ulega rozszczepieniu na pojedyncze barwy od czerwonej do fioletowej , wchodzące w skład światła białego.

SOCZEWKI

soczewka jest to bryła szklana o dwóch lub jednej powierzchni kulistych. Światło przechodząc przez soczewkę dwukrotnie się załamuje w wyniku czego ulega skupieniu lub rozproszeniu .Soczewki skupiające mają zdolność skupiającą dodatnią a soczewki rozpraszające ujemną

7. ZDOLNOŚĆ SKUPIAJĄCA SOCZEWKI definicja

zdolność skupiająca soczewki jest to odwrotność jej ogniskowej. Mierzymy ją w dioptriach ( 1 D)

wzór

f

Z 1 Z- zdolność skupiająca

f- ogniskowa

8. RÓWNANIE SOCZEWKI

f 1 y 1 x

1 x- odległość przedmiotu od soczewki

y- odległość obrazu od soczewki f- odległość ogniska od soczewki