Что называют научным фактом физика 9 класс

10.04.202214.04.2022 admin 0 Comments

10 научных законов и теорий, которые должен знать каждый

Ученые с планеты Земля используют массу инструментов, пытаясь описать то, как работает природа и вселенная в целом. Что они приходят к законам и теориям. В чем разница? Научный закон можно зачастую свести к математическому утверждению, вроде E = mc²; это утверждение базируется на эмпирических данных и его истинность, как правило, ограничивается определенным набором условий. В случае E = mc² — скорость света в вакууме.

Научная теория зачастую стремится синтезировать ряд фактов или наблюдений за конкретными явлениями. И в целом (но не всегда) выходит четкое и проверяемое утверждение относительно того, как функционирует природа. Совсем не обязательно сводить научную теорию к уравнению, но она на самом деле представляет собой нечто фундаментальное о работе природы.

Как законы, так и теории зависят от основных элементов научного метода, например, создании гипотез, проведения экспериментов, нахождения (или не нахождения) эмпирических данных и заключение выводов. В конце концов, ученые должны быть в состоянии повторить результаты, если эксперименту суждено стать основой для общепринятного закона или теории.

В этой статье мы рассмотрим десять научных законов и теорий, которые вы можете освежить в памяти, даже если вы, к примеру, не так часто обращаетесь к сканирующему электронному микроскопу. Начнем со взрыва и закончим неопределенностью.

Теория Большого Взрыва

Если и стоит знать хотя бы одну научную теорию, то пусть она объяснит, как вселенная достигла нынешнего своего состояния (или не достигла, если опровергнут). На основании исследований, проведенных Эдвином Хабблом, Жоржем Леметром и Альбертом Эйнштейном, теория Большого Взрыва постулирует, что Вселенная началась 14 миллиардов лет назад с массивного расширения. В какой-то момент Вселенная была заключена в одной точке и охватывала всю материю нынешней вселенной. Это движение продолжается и по сей день, а сама вселенная постоянно расширяется.

Закон космического расширения Хаббла

Давайте на секунду задержим Эдвина Хаббла. В то время как в 1920-х годах бушевала Великая депрессия, Хаббл выступал с новаторским астрономическим исследованием. Он не только доказал, что были и другие галактики помимо Млечного Пути, но также обнаружил, что эти галактики несутся прочь от нашей собственной, и это движение он назвал разбеганием.

Для того, чтобы количественно оценить скорость этого галактического движения, Хаббл предложил закон космического расширения, он же закон Хаббла. Уравнение выглядит так: скорость = H0 x расстояние. Скорость представляет собой скорость разбегания галактик; H0 — это постоянная Хаббла, или параметр, который показывает скорость расширения вселенной; расстояние — это расстояние одной галактики до той, с которой происходит сравнение.

Постоянная Хаббла рассчитывалась при разных значениях в течение достаточно долгого времени, однако в настоящее время она замерла на точке 70 км/с на мегапарсек. Для нас это не так важно. Важно то, что закон представляет собой удобный способ измерения скорости галактики относительно нашей собственной. И еще важно то, что закон установил, что Вселенная состоит из многих галактик, движение которых прослеживается до Большого Взрыва.

Законы планетарного движения Кеплера

На протяжении веков ученые сражались друг с другом и с религиозными лидерами за орбиты планет, особенно за то, вращаются ли они вокруг Солнца. В 16 веке Коперник выдвинул свою спорную концепцию гелиоцентрической Солнечной системы, в которой планеты вращаются вокруг Солнца, а не Земли. Однако только с Иоганном Кеплером, который опирался на работы Тихо Браге и других астрономов, появилась четкая научная основа для движения планет.

Три закона планетарного движения Кеплера, сложившиеся в начале 17 века, описывают движение планет вокруг Солнца. Первый закон, который иногда называют законом орбит, утверждает, что планеты вращаются вокруг Солнца по эллиптической орбите. Второй закон, закон площадей, говорит, что линия, соединяющая планету с солнцем, образует равные площади через равные промежутки времени. Другими словами, если вы измеряете площадь, созданную нарисованной линией от Земли от Солнца, и отслеживаете движение Земли на протяжении 30 дней, площадь будет одинаковой, вне зависимости от положения Земли касательно начала отсчета.

Третий закон, закон периодов, позволяет установить четкую взаимосвязь между орбитальным периодом планеты и расстоянием до Солнца. Благодаря этому закону, мы знаем, что планета, которая относительно близка к Солнцу, вроде Венеры, имеет гораздо более краткий орбитальный период, чем далекие планеты, вроде Нептуна.

Универсальный закон тяготения

Сегодня это может быть в порядке вещей, но более чем 300 лет назад сэр Исаак Ньютон предложил революционную идею: два любых объекта, независимо от их массы, оказывают гравитационное притяжение друг на друга. Этот закон представлен уравнением, с которым многие школьники сталкиваются в старших классах физико-математического профиля.

F = G × [(m1m2)/r²]

Преимущество универсального закона тяготения в том, что он позволяет вычислить гравитационное притяжение между двумя любыми объектами. Эта способность крайне полезна, когда ученые, например, запускают спутник на орбиту или определяют курс Луны.

Законы Ньютона

Раз уж мы заговорили об одном из величайших ученых, когда-либо живущих на Земле, давайте поговорим о других знаменитых законах Ньютона. Его три закона движения составляют существенную часть современной физики. И как и многие другие законы физики, они элегантны в своей простоте.

Первый из трех законов утверждает, что объект в движении остается в движении, если на него не действует внешняя сила. Для шарика, который катится по полу, внешней силой может быть трение между шаром и полом, или же мальчик, который бьет по шарику в другом направлении.

Второй закон устанавливает связь между массой объекта (m) и его ускорением (a) в виде уравнения F = m x a. F представляет собой силу, измеряемую в ньютонах. Также это вектор, то есть у него есть направленный компонент. Благодаря ускорению, мяч, который катится по полу, обладает особым вектором в направлении его движения, и это учитывается при расчете силы.

Третий закон довольно содержательный и должен быть вам знаком: для каждого действия есть равное противодействие. То есть для каждой силы, приложенной к объекту на поверхности, объект отталкивается с такой же силой.

Законы термодинамики

Британский физик и писатель Ч. П. Сноу однажды сказал, что неученый, который не знал второго закона термодинамики, был как ученый, который никогда не читал Шекспира. Нынче известное заявление Сноу подчеркивало важность термодинамики и необходимость даже людям, далеким от науки, знать его.

Термодинамика — это наука о том, как энергия работает в системе, будь то двигатель или ядро Земли. Ее можно свести к нескольким базовым законам, которые Сноу обозначил следующим образом:

Давайте немного разберемся с этим. Говоря, что вы не можете выиграть, Сноу имел в виду то, что поскольку материя и энергия сохраняются, вы не можете получить одно, не потеряв второе (то есть E=mc²). Также это означает, что для работы двигателя вам нужно поставлять тепло, однако в отсутствии идеально замкнутой системы некоторое количество тепла неизбежно будет уходить в открытый мир, что приведет ко второму закону.

Второй закон — убытки неизбежны — означает, что в связи с возрастающей энтропией, вы не можете вернуться к прежнему энергетическому состоянию. Энергия, сконцентрированная в одном месте, всегда будет стремиться к местам более низкой концентрации.

Наконец, третий закон — вы не можете выйти из игры — относится к абсолютному нулю, самой низкой теоретически возможной температуре — минус 273,15 градуса Цельсия. Когда система достигает абсолютного нуля, движение молекул останавливается, а значит энтропия достигнет самого низкого значения и не будет даже кинетической энергии. Но в реальном мире достичь абсолютного нуля невозможно — только очень близко к нему подойти.

Сила Архимеда

После того как древний грек Архимед открыл свой принцип плавучести, он якобы крикнул «Эврика!» (Нашел!) и побежал голышом по Сиракузам. Так гласит легенда. Открытие было вот настолько важным. Также легенда гласит, что Архимед обнаружил принцип, когда заметил, что вода в ванной поднимается при погружении в него тела.

Согласно принципу плавучести Архимеда, сила, действующая на погруженный или частично погруженный объект, равна массе жидкости, которую смещает объект. Этот принцип имеет важнейшее значение в расчетах плотности, а также проектировании подлодок и других океанических судов.

Эвoлюция и естественный отбор

Теперь, когда мы установили некоторые из основных понятий о том, с чего началась Вселенная и как физические законы влияют на нашу повседневную жизнь, давайте обратим внимание на человеческую форму и выясним, как мы дошли до такого. По мнению большинства ученых, вся жизнь на Земле имеет общего предка. Но для того, чтобы образовалась такая огромная разница между всеми живыми организмами, некоторые из них должны были превратиться в отдельный вид.

В общем смысле, эта дифференциация произошла в процессе эволюции. Популяции организмов и их черты прошли через такие механизмы, как мутации. Те, у кого черты были более выгодными для выживания, вроде коричневых лягушек, которые отлично маскируются в болоте, были естественным образом избраны для выживания. Вот откуда взял начало термин естественный отбор.

Можно умножить две этих теории на много-много времени, и собственно это сделал Дарвин в 19 веке. Эволюция и естественный отбор объясняют огромное разнообразие жизни на Земле.

Общая теория относительности

Общая теория относительности Альберта Эйнштейна была и остается важнейшим открытием, которое навсегда изменила наш взгляд на вселенную. Главным прорывом Эйнштейна было заявление о том, что пространство и время не являются абсолютными, а гравитация — это не просто сила, приложенная к объекту или массе. Скорее гравитация связана с тем, что масса искривляет само пространство и время (пространство-время).

Чтобы осмыслить это, представьте, что вы едете через всю Землю по прямой линии в восточном направлении, скажем, из северного полушария. Через некоторое время, если кто-то захочет точно определить ваше местоположение вы будете гораздо южнее и восточнее своего исходного положения. Это потому что Земля изогнута. Чтобы ехать прямо на восток, вам нужно учитывать форму Земли и ехать под углом немного на север. Сравните круглый шарик и лист бумаги.

Пространство — это в значительной мере то же самое. К примеру, для пассажиров ракеты, летящей вокруг Земли, будет очевидно, что они летят по прямой в пространстве. Но на самом деле, пространство-время вокруг них изгибается под действием силы тяжести Земли, заставляя их одновременно двигаться вперед и оставаться на орбите Земли.

Теория Эйнштейна оказала огромное влияние на будущее астрофизики и космологии. Она объяснила небольшую и неожиданную аномалию орбиты Меркурия, показала, как изгибается свет звезд и заложила теоретические основы для черных дыр.

Принцип неопределенности Гейзенберга

Расширение теории относительности Эйнштейна рассказало нам больше о том, как работает Вселенная, и помогло заложить основу для квантовой физики, что привело к совершенно неожиданному конфузу теоретической науки. В 1927 году осознание того, что все законы вселенной в определенном контексте являются гибкими, привело к ошеломительному открытию немецкого ученого Вернера Гейзенберга.

Постулируя свой принцип неопределенности, Гейзенберг понял, что невозможно одновременно знать с высоким уровнем точности два свойства частицы. Вы можете знать положение электрона с высокой степенью точности, но не его импульс, и наоборот.

Позже Нильс Бор сделал открытие, которое помогло объяснить принцип Гейзенберга. Бор выяснил, что электрон обладает качествами как частицы, так и волны. Концепция стала известна как корпускулярно-волновой дуализм и легла в основу квантовой физики. Поэтому, когда мы измеряем положение электрона, мы определяем его как частицу в определенной точке пространства с неопределенной длиной волны. Когда мы измеряем импульс, мы рассматриваем электрон как волну, а значит можем знать амплитуду ее длины, но не положение.

Источник

Основные понятия

Абсолютная шкала температур – температурная шкала, называемая также шкалой Кельвина, нулевая температура в которой соответствует абсолютному нулю (»-273 оС), а каждый градус температуры равен градусу шкалы Цельсия

Агрегатные состояния вещества – состояния одного и того же вещества, переходы между которыми сопровождаются резкими изменениями его физических свойств (например, плотности, удельной теплоёмкости и т.п.); вода, например, может находиться в одном из трёх агрегатных состояниях – твердом, жидком и газообразном

Амперметр – прибор, предназначенный для измерения силы тока

Атмосферное давление – давление воздуха атмосферы на находящиеся в нём тела и на земную поверхность

Анод – положительно заряженный электрод

Атом – мельчайшая частица химического элемента, сохраняющая все его свойства

Атомная единица массы (а. е. м.) – 1/12 массы атома изотопа углерода с массовым числом 12.

Вакуум – разряженный газ, концентрация молекул в котором так мала, что они не сталкиваются друг с другом

Вес тела – сила, с которой это тело, притягиваемое Землёй, действует на горизонтальную опору или растягивает подвес

Внутренняя энергия тела – сумма кинетической энергии теплового движения его атомов и молекул и потенциальной энергии их взаимодействия между собой

Внутреннее сопротивление – сопротивление источника тока

Вольтметр – прибор, предназначенный для измерения напряжения в электрических цепях

Второй закон Ньютона – произведение массы тела на его ускорение равно сумме сил, действующих на это тело

Второй закон термодинамики – невозможен процесс, единственным результатом которого был бы переход количества теплоты от холодного тела к горячему

Газовые законы – зависимости между макроскопическими параметрами газа в изопроцессах

Гравитационная постоянная – G, коэффициент пропорциональности в законе всемирного тяготения, численно равный силе притяжения между двумя точечными телами массой 1 кг, расположенных на расстоянии 1 м друг от друга

Гравитационные силы – силы всемирного тяготения, в результате действия которых все тела притягиваются друг к другу

Двигатели внутреннего сгорания – тепловые двигатели, в которых часть химической энергии сгорающего топлива преобразуется в механическую энергию

Деформация – изменение взаимного расположения точек тела, в результате которого меняется его размеры, форма и объём

Динамика – раздел механики, изучающий причины движения тел

Динамометр – прибор для измерения силы

Диод – двухэлектродный электровакуумный, полупроводниковый или газоразрядный прибор, обладающий односторонней проводимостью

Диффузия – движение частиц вещества, приводящее к его переносу и соответствующим изменениям его концентрации, а также к взаимопроникновению частиц одного вещества в другое

Диэлектрики – вещества, в которых нет свободных зарядов

Закон Авогадро: в равных объёмах идеальных газов при одинаковых давлениях и температурах содержится одинаковое количество вещества

Закон Бойля-Мариотта: при изотермическом процессе произведение давления данной массы газа на его объём не изменяется

Закон всемирного тяготения: любые два тела притягиваются друг к другу с силой, которая прямо пропорциональна массам обоих тел и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними

Закон Гей-Люссака: при изобарном процессе отношение объёма данной массы газа к его температуре постоянно

Закон Гука: модуль силы упругости при упругой деформации растяжения (или сжатия) тела прямо пропорционален абсолютному значению изменения его длины

Закон инерции: если на тело не действуют никакие другие тела, то тело будет находиться в покое или двигаться равномерно и прямолинейно

Закон Кулона: сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей их зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними

Закон Ома для полной цепи: сила тока в полной цепи равна отношению электродвижущей силы к суммарному сопротивлению цепи

Законом Ома для участка цепи: сила тока через проводник прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна его сопротивлению

Закон сохранения импульса: суммарный импульс замкнутой системы тел не изменяется

Законом сохранения электрического заряда: в замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов всех частиц остаётся неизменной

Заряженные тела – тела, обладающие электрическим зарядом

Идеальный газ – газ, взаимодействие между молекулами которого пренебрежимо мало

Идеальный тепловой двигатель – двигатель, работающий по циклу, состоящему из двух идеальных изотермических и двух идеальных адиабатных процессов, предложенный французским физиком С. Карно

Изобара – график зависимости объёма газа от его температуры при изобарном процессе

Изобарный процесс – изменение состояния газа, происходящее при постоянном давлении

Изопроцессы – процессы, протекающие при неизменном значении одного из макроскопических параметров (давления, объёма или температуры)

Импульс тела – величина, равная произведению массы тела на его скорость

Ионы – электрически заряженные атомы или группы атомов, потерявшие или присоединившие к себе электроны

Ионная проводимость – вид электрической проводимости вещества, при котором носителями свободных зарядов являются ионы

Испарение – образование пара, происходящее на поверхности жидкости

Источник тока – устройство, внутри которого происходит разделение разноимённых электрических зарядов под действием сторонних сил

Инерция – свойство тела сохранять состояние равномерного прямолинейного движения или покоя, когда действующие на него силы отсутствуют или взаимно уравновешены

Кинетическая энергия тела – величина, равная половине произведению массы тела на квадрат его скорости

Кипение – интенсивный процесс перехода жидкости в пар, происходящий в результате образования большого числа пузырьков пара, всплывающих и лопающихся на поверхности жидкости при её нагревании

Коэффициентом полезного действия – отношение работы, совершённой двигателем к количеству теплоты, полученной от нагревателя

Коэффициент упругости (жёсткости) – коэффициент пропорциональности в законе Гука

Макроскопические параметры – давление, объём и температура макроскопического тела, характеризующая его состояние без учёта его молекулярного строения

Масса – отношение модуля силы, действующей на тело, к модулю ускорения, которое это тело получило в результате действия этой силы

Механика – наука об общих законах движения тел

Механическая энергия тела – энергия, связанная с его скоростью и положением относительно других тел, равная сумме кинетической и потенциальной энергий тела

Механическое движение – изменение положения тела в пространстве по отношению к другим телам

Моль – единица измерения количества вещества в системе СИ, равная количеству вещества, содержащегося в 12 г углерода

Молярная масса – отношение массы данного образца вещества к количеству вещества, содержащегося в этом образце

Мощность тока – отношение работы тока за некоторый интервал времени к величине этого интервала

Напряжённость электрического поля – отношение силы, с которой поле действует на заряд в данной его точке, к величине этого заряда

Отрицательный электрический заряд – знак электрического заряда электрона

Пар – вещество в газообразном состоянии

Постоянная (число) Авогадро – NA, число атомов (или молекул), содержащееся в одном моле любого вещества

Постоянная Больцмана – k, физическая постоянная, равная отношению универсальной газовой постоянной к числу Авогадро

Постоянный ток – электрический ток, сила которого не изменяется со временем

Поступательное движение – движение тела, при котором любая прямая, проведённая в этом теле, перемещается параллельно самой себе

Потенциал электрического поля – отношение потенциальной энергии заряда в электрическом поле к величине этого заряда

Потенциальная энергия – энергия, связанная только с относительным расположением тел или их частей (деформацией)

Связанные заряды – заряды, возникающие на поверхности диэлектрика при его поляризации в электрическом поле

Сверхпроводимость – обращение в нуль сопротивления проводника, наблюдаемое у некоторых веществ при охлаждении их ниже определённой (критической) температуры

Сила – количественная мера взаимодействия тел между собой, в результате которого тела приобретают ускорения

Сила Архимеда – направленная вверх сила, действующая на всякое тело, погружённое в жидкость (или газ), и равная весу вытесненной этим телом жидкости (или газа)

Силы трения – силы, препятствующие относительному движению соприкасающихся тел

Сила трения покоя – сила трения между двумя соприкасающимися телами, неподвижными относительно друг друга

Сила тяжести – сила, с которой Земля притягивает тело, находящееся на её поверхности или вблизи неё

Температура – физическая величина, характеризующая состояние теплового равновесия системы из двух или нескольких тел; при этом, если тела находятся в тепловом равновесии, то они имеют одну и ту же температуру

Температура нагревателя – максимальная температура, до которой нагревается рабочее тело в тепловом двигателе

Температурный коэффициент сопротивления – коэффициент пропорциональности в зависимости сопротивления от температуры, численно равный относительному изменению сопротивления при нагревании проводника на 1 К

Тепловые двигатели – устройства, преобразующие часть внутренней энергии тел в механическую энергию

Теплообмен (теплопередача) – процесс передачи энергии от одного тела к другому без совершения работы

Термодинамика – раздел физики, изучающий тепловые процессы макроскопических тел без использования характеристик движения и взаимодействия молекул или атомов

Удельная теплоёмкость – величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать 1 кг вещества, чтобы поднять его температуру на 1 оС

Удельная теплота плавления – величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать 1 кг кристаллического вещества, чтобы превратить его в жидкость той же температуры

Удельная теплота парообразования – величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать 1 кг жидкости, чтобы превратить её в пар той же температуры

Физика – наука о природе, изучающая основные характеристики и явления материального мира

Центростремительное ускорение – ускорение тела или точки при равномерном движении по окружности

Шкала Цельсия – температурная шкала, названная в честь А. Цельсия, в которой один градус (оС) равен 1/100 разности температур кипения воды и таяния льда при нормальном атмосферном давлении, а точка таяния льда принята за 0 оС

Электрическая проводимость вещества – способность вещества проводить ток под действием электрического поля

Электрический заряд – одно из свойств материи, определяющее интенсивность электромагнитных взаимодействий между заряженными частицами и телами

Электрические силы – силы, действующие между заряженными частицами и телами

Электрический ток – упорядоченное движение заряженных частиц в проводнике

Электрическое поле – материальный объект, существующий вокруг электрических зарядов и являющийся одной из форм проявления электромагнитного поля

Электродвижущая сила – отношение работы сторонних сил при перемещении заряда по полной цепи к величине этого заряда

Электродинамика – раздел физики, изучающий взаимодействие между электрически заряженными телами и частицами

Электроёмкость – отношение заряда одной из обкладок конденсатора к напряжению между его обкладками

Электролиз – процесс разложения электролита при пропускании электрического тока

Электролит – вещество, обладающее ионной проводимостью

Энергия – способность тела или системы тел совершить работу

Определения и формулы

Равномерное прямолинейное движение

Скоростью равномерного прямолинейного движения называют постоянную векторную величину, численно равную перемещению, которое совершает тело за единицу времени (t).

Проекция скорости на координатную ось

Проекция скорости (vx) на координатную ось равна изменению координаты (x-x0) в единицу времени (t).

Перемещение

Перемещение при равномерном прямолинейном движении равно произведению скорости на время (t) этого перемещения.

Проекция перемещения на координатную ось

Проекция перемещения (sx) при равномерном прямолинейном перемещении равна изменению координаты (x-x0).

Равноускоренное прямолинейное движение

Средняя скорость при неравномерном прямолинейном движении

Средняя скорость при неравномерном прямолинейном движении равна отношению перемещения на время (t), в течение которого оно совершено.

Ускорение тела при его равноускоренном движении — величина, равная отношению изменения скорости к промежутку времени (t), в течение которого это изменение произошло.

Перемещение (s) тела в любой момент времени (t) равноускоренного прямолинейного движения определяется начальной скоростью (v0) тела и его конечной скоростью (v=v0+a×t).

Координата (x) тела в любой момент времени (t) определяется начальной координатой (x0), начальной скоростью и ускорением (a).

Ускорение свободного падения

Ускорение свободного падения (g) одинаково для всех тел на данной широте Земного шара.

Равномерное движение по окружности

Угловая скорость (ω) тела при равномерном движении по окружности характеризует быстроту изменения угла поворота и:

Частота обращения (n) — число оборотов по окружности в единицу времени — величина, обратная периоду обращения (Т).

Период обращения (Т) — время совершения телом одного полного оборота.

Скорость тела при равномерном движении по окружности (v):

Динамика

Законы Ньютона

Первый закон Ньютона

Существуют такие системы отсчета, относительно которых тело сохраняет состояния покоя или равномерного прямолинейного движения, если на него не действуют другие тела или равнодействующая всех приложенных к телу сил равна нулю.

Второй закон Ньютона

Равнодействующая всех сил приложенных к телу, равна произведению массы (m) тела на его ускорение, сообщенное этими силами.

Третий закон Ньютона

Тела действуют друг на друга с силами и равными по модулю и противоположными по направлению.

СИ: Н
Силы в природе

Сила упругости (Fупр), возникающая при деформации тела, пропорциональна удлинению тела (x) и направлена противоположно направлению перемещения частиц тела при деформации.

Закон всемирного тяготения

Тела притягиваются друг к другу с силой (F), модуль которой пропорционален произведению их масс (m1 и m2) и обратно пропорционален квадрату расстояния между их центрами масс (R).

Гравитационная постоянная (G) численно равна силе притяжения двух точечных тел массой один килограмм каждое при расстоянии между ними один метр.

Сила тяжести (Fт) равна произведению массы тела (m) на ускорение свободного падения (g).

где G — гравитационная постоянная;
M — масса Земли;
R — радиус Земли.

Вес покоящихся и движущихся тел

1) в состоянии покоя или движущегося равномерно и прямолинейно: P = m*g
2) движущегося вверх с ускорением (а): P = m*(g-a)
3) движущегося вниз с ускорением (а): P = m*(g-a)
4) движущегося со скоростью (v) на выпуклой поверхности радиусом (R) в верхней точке:

5) движущегося со скоростью (v) на вогнутой поверхности радиусом (R) в нижней точке:

6) в невесомости: P = 0

Силы трения

Максимальная сила трения покоя (Fтр)max пропорциональна силе нормального давления (N) и зависит от характера взаимодействия соприкасающихся поверхностей тел, определяемого коэффициентом трения (μ)

Сила трения скольжения (Fтр) пропорциональна силе давления (N), коэффициенту трения (μ) и направлена противоположно направлению движения тела.

Коэффициент трения (μ) вычисляют как отношение модулей силы трения (Fтр) и силы давления (N).

Движение тела под действием силы трения

1) Путь (l), пройденный движущимся телом под действием силы трения до полной остановки (тормозной путь), прямо пропорционален квадрату начальной скорости (v0) и обратно пропорционален коэффициенту трения (μ):

, (g — ускорение свободного падения).

2) Время (t) движения тела под действием силы трения до момента полной остановки (время торможения) прямо пропорционально начальной скорости (v0) и обратно пропорционально коэффициенту трения (μ):

Движение тела под действием нескольких сил

Условие равновесия тела (как материальной точки)
Тело находится в равновесии (в покое или движется равномерно и прямолинейно), если сумма проекций всех сил, действующих на тело, на любую ось (ОХ, ОY, O, …) равна нулю.

Движение тела по наклонной плоскости

Ускорение тела, скользящего вниз по наклонной плоскости с углом наклона (α) и коэффициентом трения тела о плоскость (μ), не зависит от массы тела и равно:

, (g — ускорение свободного падения)

Движение связанных тел через неподвижный блок

Ускорение двух тел, массами m1 и m2, связанных нитью, перекинутой через неподвижный блок, равно:

, (g — ускорение свободного падения)

Законы сохранения в механике

Импульс тела — векторная величина, равная произведению массы (m) тела на его скорость.

Импульс силы равен изменению импульса тела.

Закон сохранения импульса

Геометрическая сумма импульсов тел, составляющих замкнутую систему, остается постоянной при любых движениях и взаимодействиях тел системы.

Механическая работа силы

Работа (А) постоянной силы равна произведению модулей векторов силы и перемещения на косинус угла между этими векторами.

Теорема о кинетической энергии

Работа (А) силы (или равнодействующей сил) равна изменению кинетической энергии (Ek1 и Ek2) движущегося тела.

где m — масса тела, v1, v2 — начальная и конечная скорости тела

Потенциальная энергия поднятого тела

Потенциальная энергия (ЕП) тела, поднятого на некоторую высоту (h) над нулевым уровнем, равна работе (А) силы тяжести (m×g) при падении тела с этой высоты до нулевого уровня.

Работа силы тяжести

Работа (А) силы тяжести (mg) не зависит от пути, пройденного телом, а определяется разностью высот (Δh=h2-h1) положения тела в конце и в начале пути и равна разности его потенциальных энергий (EП2 и EП1).

Потенциальная энергия деформированного тела

Потенциальная энергия (ЕП) деформированного тела (пружины) равна работе силы упругости при переходе тела (пружины) в состояние, в котором его деформация равна нулю.

где k — жесткость; х — деформация пружины.

Закон сохранения полной механической энергии

Полная механическая энергия замкнутой системы тел, взаимодействующих силами тяготения или силами упругости, остается неизменной при любых движениях тел системы.

Движение жидкостей и газов по трубам

Молекулярная физика

Связь массы, плотности и объёма:

m = pV

Основное уравнение молекулярно-кинетической теории (МКТ) идеального газа:

Определение концентрации задаётся следующей формулой:

Для средней квадратичной скорости молекул имеется две формулы:

Постоянная Больцмана, постоянная Авогадро и универсальная газовая постоянная связаны следующим образом:

Следствия из основного уравнения МКТ:

Уравнение состояния идеального газа (уравнение Клапейрона-Менделеева):

pV = vRT
Газовые законы.
Закон Бойля-Мариотта:
Если m = const и T = const, то: pV = const

Термодинамика

Количество теплоты (энергии) необходимое для нагревания некоторого тел а (или количество теплоты выделяющееся при остывании тела) рассчитывается по формуле:

Фазовые превращения.

Уравнение теплового баланса (ЗСЭ). Для замкнутой системы тел выполняется следующее (сумма отданных теплот равна сумме полученных):

Работа идеального газа:

Изменение внутренней энергии рассчитывается по формуле:

Первый закон (первое начало) термодинамики (ЗСЭ):

КПД тепловой машины может быть рассчитан по формуле:

Где:
Q1 – количество теплоты полученное рабочим телом за один цикл от нагревателя,
Q2 – количество теплоты переданное рабочим телом за один цикл холодильнику.

Абсолютная влажность рассчитывается как плотность водяных паров (из уравнения Клапейрона-Менделеева выражается отношение массы к объему и получается следующая формула):

Относительная влажность воздуха может быть рассчитана по следующим формулам:

Потенциальная энергия поверхности жидкости площадью S:

Электростатика

Электрический заряд может быть найден по формуле:

Закон Кулона (сила электростатического взаимодействия двух электрических зарядов):

Потенциальная энергия взаимодействия двух электрических зарядов выражается формулой:

Работа электрического поля может быть вычислена как разность начальной и конечной потенциальной энергии системы зарядов:

Работа электрического поля в общем случае может быть вычислена также и по одной из формул:

В однородном поле при перемещении заряда вдоль его силовых линий работа поля может быть также рассчитана по следующей формуле:

Определение потенциала задаётся выражением:

Ёмкость плоского конденсатора:

Заряд конденсатора:

q = CU

Электрический ток

Закономерности последовательного соединения:

Закономерности параллельного соединения:

Работа электрического тока (закон Джоуля-Ленца ). Работа А электрического тока протекающего по проводнику обладающему сопротивлением преобразуется в теплоту Q выделяющуюся на проводнике: