Matura Physics flashcards

32 cards. Read the term and the definition here. The deck at the top of this page is optional.

Prędkość średnia

Iloraz przemieszczenia i czasu, w którym ono nastąpiło: v = Δr/Δt. Jest wektorem; jej wartość może być mniejsza od prędkości średniej drogi, gdy tor nie jest prostoliniowy.

Przyspieszenie w ruchu po okręgu

W ruchu jednostajnym po okręgu przyspieszenie ma tylko składową dośrodkową a = v²/r = ω²r, skierowaną do środka. Przy zmiennej wartości v dochodzi składowa styczna a_t = dv/dt.

Rzut ukośny zasięg

Dla rzutu z prędkością v0 pod kątem α nad poziomem zasięg wynosi Z = v0² sin(2α)/g, a maksymalna wysokość h = v0² sin²α/(2g). Oba wzory zakładają brak oporu powietrza.

Rzut poziomy czas lotu

Ciało rzucone poziomo z wysokości h spada w czasie t = √(2h/g), przebywając poziomo drogę x = v0·t. Ruch poziomy jest jednostajny, a pionowy jednostajnie przyspieszony z przyspieszeniem g.

Druga zasada dynamiki Newtona

Wypadkowa siła działająca na ciało równa jest iloczynowi masy i przyspieszenia: ΣF = ma. W postaci ogólnej ΣF = dp/dt, co obejmuje także układy o zmiennej masie.

Siła tarcia kinetycznego

Tarcie kinetyczne ma wartość T = μ_k·N, gdzie N to siła nacisku, a μ_k współczynnik tarcia kinetycznego. Jest skierowane przeciwnie do wektora prędkości ciała względem podłoża.

Równia pochyła bez tarcia

Na równi o kącie α ciało zsuwa się z przyspieszeniem a = g·sinα, ponieważ składowa styczna ciężaru wynosi mg·sinα, a nacisk N = mg·cosα nie wpływa na ruch bez tarcia.

Pęd i popęd

Pęd p = mv jest wektorem. Popęd siły F·Δt jest równy zmianie pędu: F·Δt = Δp. To równoważna postać drugiej zasady dynamiki Newtona.

Zasada zachowania energii mechanicznej

Gdy na ciało działają tylko siły zachowawcze, suma energii kinetycznej i potencjalnej jest stała: E_k + E_p = const. Praca sił tarcia zmniejsza tę sumę o wartość T·s.

Zderzenie doskonale niesprężyste

Po zderzeniu ciała poruszają się razem z prędkością v = (m1v1 + m2v2)/(m1 + m2). Pęd jest zachowany, ale energia kinetyczna maleje - część zamienia się na ciepło i odkształcenia.

Moc i sprawność

Moc chwilowa P = F·v·cosα, a średnia P = W/t. Sprawność urządzenia to η = W_użyteczna/W_dostarczona, wyrażana w procentach; zawsze η < 1 dla rzeczywistych maszyn.

Twierdzenie o pracy i energii

Praca wypadkowej siły równa jest zmianie energii kinetycznej: W_wyp = ΔE_k = ½mv_k² − ½mv_p². Twierdzenie obowiązuje także przy zmiennej sile, jeśli pracę liczyć jako całkę.

Moment bezwładności

Miara bezwładności w ruchu obrotowym: I = Σm_i r_i², gdzie r_i to odległość od osi obrotu. Zależy od rozkładu masy i wyboru osi, nie tylko od samej masy.

Twierdzenie Steinera

Moment bezwładności względem dowolnej osi: I = I_CM + m·d², gdzie I_CM to moment względem osi równoległej przechodzącej przez środek masy, a d to odległość między osiami.

Moment pędu bryły sztywnej

Dla obrotu wokół stałej osi L = I·ω. Jeśli wypadkowy moment sił zewnętrznych wynosi zero, moment pędu jest zachowany - dlatego łyżwiarz zwiększa prędkość obrotu, zmniejszając I.

Prędkość ucieczki

Minimalna prędkość, przy której ciało opuszcza pole grawitacyjne planety bez dalszego napędu: v_II = √(2GM/R) = √(2gR). Dla Ziemi wynosi około 11,2 km/s.

Trzecie prawo Keplera

Kwadrat okresu obiegu jest proporcjonalny do sześcianu półosi wielkiej orbity: T² ∝ a³. Dla orbit wokół tego samego ciała centralnego stała proporcjonalności wynosi 4π²/(GM).

Energia potencjalna grawitacyjna

Przyjmując zero w nieskończoności, E_p = −GMm/r. Wartość jest ujemna, a energia rośnie, gdy ciała się oddalają; dla małych h wzór przechodzi w mgh.

Czynnik Lorentza

Bezwymiarowy współczynnik γ = 1/√(1 − v²/c²), zawsze ≥ 1. Występuje w skróceniu długości, dylatacji czasu, pędzie relatywistycznym p = γmv i energii całkowitej E = γmc².

Dylatacja czasu

Zegar poruszający się względem obserwatora chodzi wolniej: Δt = γ·Δt0, gdzie Δt0 to czas własny mierzony w układzie spoczynkowym zegara. Efekt potwierdzono dla mionów i zegarów pokładowych.

Energia spoczynkowa

Każde ciało o masie spoczynkowej m ma energię E0 = mc², nawet gdy spoczywa. Energia kinetyczna relatywistyczna to E_k = (γ − 1)mc², a nie ½mv² przy prędkościach bliskich c.

Pierwsza zasada termodynamiki

Zmiana energii wewnętrznej ΔU = Q − W, gdzie Q to ciepło dostarczone do układu, a W praca wykonana przez gaz. W wersji z pracą nad gazem znak W jest przeciwny.

Sprawność cyklu Carnota

Maksymalna sprawność silnika cieplnego pracującego między zbiornikami o temperaturach T_gr i T_z wyrażonych w kelwinach: η = 1 − T_z/T_gr. Nie zależy od substancji roboczej.

Przemiana adiabatyczna

Przemiana bez wymiany ciepła z otoczeniem, więc Q = 0 i ΔU = −W. Dla gazu doskonałego spełnia pV^κ = const, gdzie κ = c_p/c_v; gaz sprężany adiabatycznie nagrzewa się.

Okres wahadła matematycznego

Dla małych wychyleń T = 2π√(l/g), gdzie l to długość wahadła. Okres nie zależy od masy ani amplitudy, o ile kąt wychylenia jest mały, poniżej około 10°.

Fala stojąca w strunie

Struna umocowana na obu końcach tworzy fale stojące o długościach λ = 2L/n i częstotliwościach f_n = n·v/(2L). n = 1 odpowiada tonowi podstawowemu, kolejne to harmoniczne.

Poziom natężenia dźwięku

Poziom natężenia wyraża się w decybelach: L = 10·log(I/I0), gdzie I0 = 10⁻¹² W/m². Wzrost o 10 dB odpowiada dziesięciokrotnemu wzrostowi natężenia, a o 3 dB - dwukrotnemu.

Prawo Ohma

Dla przewodnika metalowego w stałej temperaturze natężenie prądu jest proporcjonalne do napięcia: I = U/R. Opór R = ρl/S zależy od materiału, długości i przekroju przewodnika.

Siła Lorentza

Siła działająca na ładunek q poruszający się z prędkością v w polach E i B: F = q(E + v×B). Składowa magnetyczna jest prostopadła do v, więc nie wykonuje pracy.

Prawo indukcji Faradaya

Siła elektromotoryczna indukcji równa jest szybkości zmiany strumienia magnetycznego ze znakiem minus: ε = −dΦ/dt. Znak określa reguła Lenza: prąd indukcyjny przeciwdziała zmianie strumienia.

Zjawisko fotoelektryczne

Elektrony są wybijane z metalu, gdy energia fotonu hf przekracza pracę wyjścia W. Maksymalna energia kinetyczna: E_k = hf − W; częstotliwość progowa f_gr = W/h.

Prawo rozpadu promieniotwórczego

Liczba jąder maleje wykładniczo: N = N0·e^(−λt), a czas połowicznego rozpadu T_1/2 = ln2/λ. Aktywność A = λN również maleje wykładniczo z tym samym stałym rozpadu λ.