Все главные формулы по физике — Физика — Теория, тесты, формулы и задачи

Оглавление:

 

Кинематика

К оглавлению…

Путь при равномерном движении:

Перемещение S (расстояние по прямой между начальной и конечной точкой движения) обычно находится из геометрических соображений. Координата при равномерном прямолинейном движении изменяется по закону (аналогичные уравнения получаются для остальных координатных осей):

Средняя скорость пути:

Средняя скорость перемещения:

Определение ускорения при равноускоренном движении:

Выразив из формулы выше конечную скорость, получаем более распространённый вид предыдущей формулы, которая теперь выражает зависимость скорости от времени при равноускоренном движении:

Средняя скорость при равноускоренном движении:

Перемещение при равноускоренном прямолинейном движении может быть рассчитано по нескольким формулам:

Координата при равноускоренном движении

изменяется по закону:

Проекция скорости при равноускоренном движении изменяется по такому закону:

Скорость, с которой упадет тело падающее с высоты h без начальной скорости:

Время падения тела с высоты h без начальной скорости:

Максимальная высота на которую поднимется тело, брошенное вертикально вверх с начальной скоростью v₀, время подъема этого тела на максимальную высоту, и полное время полета (до возвращения в исходную точку):

Формула для тормозного пути тела:

Время падения тела при горизонтальном броске с высоты H может быть найдено по формуле:

Дальность полета тела при горизонтальном броске с высоты H:

Полная скорость в произвольный момент времени при горизонтальном броске, и угол наклона скорости к горизонту:

Максимальная высота подъема при броске под углом к горизонту (относительно начального уровня):

Время подъема до максимальной высоты при броске под углом к горизонту:

Дальность полета и полное время полета тела брошенного под углом к горизонту (при условии, что полет заканчивается на той же высоте с которой начался, т. е. тело бросали, например, с земли на землю):

Определение периода вращения при равномерном движении по окружности:

Определение частоты вращения при равномерном движении по окружности:

Связь периода и частоты:

Линейная скорость при равномерном движении по окружности может быть найдена по формулам:

Угловая скорость вращения при равномерном движении по окружности:

Связь линейной и скорости и угловой скорости выражается формулой:

Связь угла поворота и пути при равномерном движении по окружности радиусом R (фактически, это просто формула для длины дуги из геометрии):

Центростремительное ускорение находится по одной из формул:

 

Динамика

К оглавлению…

Второй закон Ньютона:

Здесь: F — равнодействующая сила, которая равна сумме всех сил действующих на тело:

Второй закон Ньютона в проекциях на оси (именно такая форма записи чаще всего и применяется на практике):

Третий закон Ньютона (сила действия равна силе противодействия):

Сила упругости:

Общий коэффициент жесткости параллельно соединённых пружин:

Общий коэффициент жесткости последовательно соединённых пружин:

Сила трения скольжения (или максимальное значение силы трения покоя):

Закон всемирного тяготения:

Если рассмотреть тело на поверхности планеты и ввести следующее обозначение:

Где: g — ускорение свободного падения на поверхности данной планеты, то получим следующую формулу для силы тяжести:

Ускорение свободного падения на некоторой высоте от поверхности планеты выражается формулой:

Скорость спутника на круговой орбите:

Первая космическая скорость:

Закон Кеплера для периодов обращения двух тел вращающихся вокруг одного притягивающего центра:

 

Статика

К оглавлению.

..

Момент силы определяется с помощью следующей формулы:

Условие при котором тело не будет вращаться:

Координата центра тяжести системы тел (аналогичные уравнения для остальных осей):

 

Гидростатика

К оглавлению…

Определение давления задаётся следующей формулой:

Давление, которое создает столб жидкости находится по формуле:

Но часто нужно учитывать еще и атмосферное давление, тогда формула для общего давления на некоторой глубине h в жидкости приобретает вид:

Идеальный гидравлический пресс:

Любой гидравлический пресс:

КПД для неидеального гидравлического пресса:

Сила Архимеда (выталкивающая сила, V — объем погруженной части тела):

 

Импульс

К оглавлению…

Импульс тела находится по следующей формуле:

Изменение импульса тела или системы тел (обратите внимание, что разность конечного и начального импульсов векторная):

Общий импульс системы тел (важно то, что сумма векторная):

Второй закон Ньютона в импульсной форме может быть записан в виде следующей формулы:

Закон сохранения импульса.

Как следует из предыдущей формулы, в случае если на систему тел не действует внешних сил, либо действие внешних сил скомпенсировано (равнодействующая сила равна нолю), то изменение импульса равно нолю, что означает, что общий импульс системы сохраняется:

Если внешние силы не действуют только вдоль одной из осей, то сохраняется проекция импульса на данную ось, например:

 

Работа, мощность, энергия

К оглавлению…

Механическая работа рассчитывается по следующей формуле:

Самая общая формула для мощности (если мощность переменная, то по следующей формуле рассчитывается средняя мощность):

Мгновенная механическая мощность:

Коэффициент полезного действия (КПД) может быть рассчитан и через мощности и через работы:

Формула для кинетической энергии:

Потенциальная энергия тела поднятого на высоту:

Потенциальная энергия растянутой (или сжатой) пружины:

Полная механическая энергия:

Связь полной механической энергии тела или системы тел и работы внешних сил:

Закон сохранения механической энергии (далее – ЗСЭ).

Как следует из предыдущей формулы, если внешние силы не совершают работы над телом (или системой тел), то его (их) общая полная механическая энергия остается постоянной, при этом энергия может перетекать из одного вида в другой (из кинетической в потенциальную или наоборот):

 

Молекулярная физика

К оглавлению…

Химическое количество вещества находится по одной из формул:

Масса одной молекулы вещества может быть найдена по следующей формуле:

Связь массы, плотности и объёма:

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

Определение концентрации задаётся следующей формулой:

Для средней квадратичной скорости молекул имеется две формулы:

Средняя кинетическая энергия поступательного движения одной молекулы:

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

Следствия из основного уравнения МКТ:

Уравнение состояния идеального газа (уравнение Клапейрона-Менделеева):

Газовые законы.  Закон Бойля-Мариотта:

Закон Гей-Люссака:

Закон Шарля:

Универсальный газовый закон (Клапейрона):

Давление смеси газов (закон Дальтона):

Тепловое расширение тел. Тепловое расширение газов описывается законом Гей-Люссака. Тепловое расширение жидкостей подчиняется следующему закону:

Для расширения твердых тел применяются три формулы, описывающие изменение линейных размеров, площади и объема тела:

 

Термодинамика

К оглавлению…

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

Теплоемкость (С — большое) тела может быть рассчитана через удельную теплоёмкость (

c — маленькое) вещества и массу тела по следующей формуле:

Тогда формула для количества теплоты необходимой для нагревания тела, либо выделившейся при остывании тела может быть переписана следующим образом:

Фазовые превращения.  При парообразовании поглощается, а при конденсации выделяется количество теплоты равное:

При плавлении поглощается, а при кристаллизации выделяется количество теплоты равное:

При сгорании топлива выделяется количество теплоты равное:

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

Если все теплоты записывать с учетом знака, где «+» соответствует получению энергии телом, а «–» выделению, то данное уравнение можно записать в виде:

Работа идеального газа:

Если же давление газа меняется, то работу газа считают, как площадь фигуры под графиком в p–V координатах. Внутренняя энергия идеального одноатомного газа:

Изменение внутренней энергии рассчитывается по формуле:

Первый закон (первое начало) термодинамики (ЗСЭ):

Для различных изопроцессов можно выписать формулы по которым могут быть рассчитаны полученная теплота Q, изменение внутренней энергии ΔU и работа газа A. Изохорный процесс (V = const):

Изобарный процесс (p = const):

Изотермический процесс (T = const):

Адиабатный процесс (Q = 0):

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. Работа совершенная тепловой машиной за один цикл:

Наибольший КПД при заданных температурах нагревателя T₁ и холодильника T₂, достигается если тепловая машина работает по циклу Карно. Этот КПД цикла Карно равен:

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:

Сила поверхностного натяжения, действующая на участок границы жидкости длиной L:

Высота столба жидкости в капилляре:

При полном смачивании θ = 0°, cos θ = 1. В этом случае высота столба жидкости в капилляре станет равной:

При полном несмачивании θ = 180°, cos θ = –1 и, следовательно, h < 0. Уровень несмачивающей жидкости в капилляре опускается ниже уровня жидкости в сосуде, в которую опущен капилляр.

 

Электростатика

К оглавлению…

Электрический заряд может быть найден по формуле:

Линейная плотность заряда:

Поверхностная плотность заряда:

Объёмная плотность заряда:

Закон Кулона (сила электростатического взаимодействия двух электрических зарядов):

Где: k — некоторый постоянный электростатический коэффициент, который определяется следующим образом:

Напряжённость электрического поля находится по формуле (хотя чаще эту формулу используют для нахождения силы действующей на заряд в данном электрическом поле):

Принцип суперпозиции для электрических полей (результирующее электрическое поле равно векторной сумме электрических полей составляющих его):

Напряженность электрического поля, которую создает заряд Q на расстоянии r от своего центра:

Напряженность электрического поля, которую создает заряженная плоскость:

Потенциальная энергия взаимодействия двух электрических зарядов выражается формулой:

Электрическое напряжение это просто разность потенциалов, т. е. определение электрического напряжения может быть задано формулой:

В однородном электрическом поле существует связь между напряженностью поля и напряжением:

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:

Потенциал, который создает точечный заряд или заряженная сфера:

Принцип суперпозиции для электрического потенциала (результирующий потенциал равен скалярной сумме потенциалов полей составляющих итоговое поле):

Для диэлектрической проницаемости вещества верно следующее:

Определение электрической ёмкости задаётся формулой:

Ёмкость плоского конденсатора:

Заряд конденсатора:

Напряжённость электрического поля внутри плоского конденсатора:

Сила притяжения пластин плоского конденсатора:

Энергия конденсатора (вообще говоря, это энергия электрического поля внутри конденсатора):

Объёмная плотность энергии электрического поля:

 

Электрический ток

К оглавлению. ..

Сила тока может быть найдена с помощью формулы:

Плотность тока:

Сопротивление проводника:

Зависимость сопротивления проводника от температуры задаётся следующей формулой:

Закон Ома (выражает зависимость силы тока от электрического напряжения и сопротивления):

Закономерности последовательного соединения:

Закономерности параллельного соединения:

Электродвижущая сила источника тока (ЭДС) определяется с помощью следующей формулы:

Закон Ома для полной цепи:

Падение напряжения во внешней цепи при этом равно (его еще называют напряжением на клеммах источника):

Сила тока короткого замыкания:

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

Мощность электрического тока:

Энергобаланс замкнутой цепи

Полезная мощность или мощность, выделяемая во внешней цепи:

Максимально возможная полезная мощность источника достигается, если R = r и равна:

Если при подключении к одному и тому же источнику тока разных сопротивлений R₁ и R₂ на них выделяются равные мощности то внутреннее сопротивление этого источника тока может быть найдено по формуле:

Мощность потерь или мощность внутри источника тока:

Полная мощность, развиваемая источником тока:

КПД источника тока:

Электролиз

Масса m вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна заряду Q, прошедшему через электролит:

Величину k называют электрохимическим эквивалентом. Он может быть рассчитан по формуле:

Где: n – валентность вещества, N_A – постоянная Авогадро, M – молярная масса вещества, е – элементарный заряд. Иногда также вводят следующее обозначение для постоянной Фарадея:

 

Магнетизм

К оглавлению…

Сила Ампера, действующая на проводник с током помещённый в однородное магнитное поле, рассчитывается по формуле:

Момент сил действующих на рамку с током:

Сила Лоренца, действующая на заряженную частицу движущуюся в однородном магнитном поле, рассчитывается по формуле:

Радиус траектории полета заряженной частицы в магнитном поле:

Модуль индукции B магнитного поля прямолинейного проводника с током I на расстоянии R от него выражается соотношением:

Индукция поля в центре витка с током радиусом R:

Внутри соленоида длиной l и с количеством витков N создается однородное магнитное поле с индукцией:

Магнитная проницаемость вещества выражается следующим образом:

Магнитным потоком Φ через площадь S контура называют величину заданную формулой:

ЭДС индукции рассчитывается по формуле:

При движении проводника длиной l в магнитном поле B со скоростью v также возникает ЭДС индукции (проводник движется в направлении перпендикулярном самому себе):

Максимальное значение ЭДС индукции в контуре состоящем из N витков, площадью S, вращающемся с угловой скоростью ω в магнитном поле с индукцией В:

Индуктивность катушки:

Где: n — концентрация витков на единицу длины катушки:

Связь индуктивности катушки, силы тока протекающего через неё и собственного магнитного потока пронизывающего её, задаётся формулой:

ЭДС самоиндукции возникающая в катушке:

Энергия катушки (вообще говоря, это энергия магнитного поля внутри катушки):

Объемная плотность энергии магнитного поля:

 

Колебания

К оглавлению. ..

Уравнение описывающее физические системы способные совершать гармонические колебания с циклической частотой ω₀:

Решение предыдущего уравнения является уравнением движения для гармонических колебаний и имеет вид:

Период колебаний вычисляется по формуле:

Частота колебаний:

Циклическая частота колебаний:

Зависимость скорости от времени при гармонических механических колебаниях выражается следующей формулой:

Максимальное значение скорости при гармонических механических колебаниях:

Зависимость ускорения от времени при гармонических механических колебаниях:

Максимальное значение ускорения при механических гармонических колебаниях:

Циклическая частота колебаний математического маятника рассчитывается по формуле:

Период колебаний математического маятника:

Циклическая частота колебаний пружинного маятника:

Период колебаний пружинного маятника:

Максимальное значение кинетической энергии при механических гармонических колебаниях задаётся формулой:

Максимальное значение потенциальной энергии при механических гармонических колебаниях пружинного маятника:

Взаимосвязь энергетических характеристик механического колебательного процесса:

Энергетические характеристики и их взаимосвязь при колебаниях в электрическом контуре:

Период гармонических колебаний в электрическом колебательном контуре определяется по формуле:

Циклическая частота колебаний в электрическом колебательном контуре:

Зависимость заряда на конденсаторе от времени при колебаниях в электрическом контуре описывается законом:

Зависимость электрического тока протекающего через катушку индуктивности от времени при колебаниях в электрическом контуре:

Зависимость напряжения на конденсаторе от времени при колебаниях в электрическом контуре:

Максимальное значение силы тока при гармонических колебаниях в электрическом контуре может быть рассчитано по формуле:

Максимальное значение напряжения на конденсаторе при гармонических колебаниях в электрическом контуре:

Переменный ток характеризуется действующими значениями силы тока и напряжения, которые связаны с амплитудными значениями соответствующих величин следующим образом. Действующее значение силы тока:

Действующее значение напряжения:

Мощность в цепи переменного тока:

Трансформатор

Если напряжение на входе в трансформатор равно U₁, а на выходе U₂, при этом число витков в первичной обмотке равно n₁, а во вторичной n₂, то выполняется следующее соотношение:

Коэффициент трансформации вычисляется по формуле:

Если трансформатор идеальный, то выполняется следующее соотношение (мощности на входе и выходе равны):

В неидеальном трансформаторе вводится понятие КПД:

Волны

Длина волны может быть рассчитана по формуле:

Разность фаз колебаний двух точек волны, расстояние между которыми l:

Скорость электромагнитной волны (в т.ч. света) в некоторой среде:

Скорость электромагнитной волны (в т.ч. света) в вакууме постоянна и равна с = 3∙10⁸ м/с, она также может быть вычислена по формуле:

Скорости электромагнитной волны (в т. ч. света) в среде и в вакууме также связаны между собой формулой:

При этом показатель преломления некоторого вещества можно рассчитать используя формулу:

 

Оптика

К оглавлению…

Оптическая длина пути определяется формулой:

Оптическая разность хода двух лучей:

Условие интерференционного максимума:

Условие интерференционного минимума:

Формула дифракционной решетки:

Закон преломления света на границе двух прозрачных сред:

Постоянную величину n₂₁ называют относительным показателем преломления второй среды относительно первой. Если n₁ > n₂, то возможно явление полного внутреннего отражения, при этом:

Формула тонкой линзы:

Линейным увеличением линзы Γ называют отношение линейных размеров изображения и предмета:

 

Атомная и ядерная физика

К оглавлению. ..

Энергия кванта электромагнитной волны (в т.ч. света) или, другими словами, энергия фотона вычисляется по формуле:

Импульс фотона:

Формула Эйнштейна для внешнего фотоэффекта (ЗСЭ):

Максимальная кинетическая энергия вылетающих электронов при фотоэффекте может быть выражена через величину задерживающего напряжение U_з и элементарный заряд е:

Существует граничная частота или длинна волны света (называемая красной границей фотоэффекта) такая, что свет с меньшей частотой или большей длиной волны не может вызвать фотоэффект. Эти значения связаны с величиной работы выхода следующим соотношением:

Второй постулат Бора или правило частот (ЗСЭ):

В атоме водорода выполняются следующие соотношения, связывающие радиус траектории вращающегося вокруг ядра электрона, его скорость и энергию на первой орбите с аналогичными характеристиками на остальных орбитах:

На любой орбите в атоме водорода кинетическая (К) и потенциальная (П) энергии электрона связаны с полной энергией (Е) следующими формулами:

Общее число нуклонов в ядре равно сумме числа протонов и нейтронов:

Дефект массы:

Энергия связи ядра выраженная в единицах СИ:

Энергия связи ядра выраженная в МэВ (где масса берется в атомных единицах):

Формула альфа-распада:

Формула бета-распада:

Закон радиоактивного распада:

Ядерные реакции

Для произвольной ядерной реакции описывающейся формулой вида:

Выполняются следующие условия:

Энергетический выход такой ядерной реакции при этом равен:

 

Основы специальной теории относительности (СТО)

К оглавлению. ..

Релятивистское сокращение длины:

Релятивистское удлинение времени события:

Релятивистский закон сложения скоростей. Если два тела движутся навстречу друг другу, то их скорость сближения:

Релятивистский закон сложения скоростей. Если же тела движутся в одном направлении, то их относительная скорость:

Энергия покоя тела:

Любое изменение энергии тела означает изменение массы тела и наоборот:

Полная энергия тела:

Полная энергия тела Е пропорциональна релятивистской массе и зависит от скорости движущегося тела, в этом смысле важны следующие соотношения:

Релятивистское увеличение массы:

Кинетическая энергия тела, движущегося с релятивистской скоростью:

Между полной энергией тела, энергией покоя и импульсом существует зависимость:

 

Равномерное движение по окружности

К оглавлению…

В качестве дополнения, в таблице ниже приводим всевозможные взаимосвязи между характеристиками тела равномерно вращающегося по окружности (T – период, N – количество оборотов, v – частота, R – радиус окружности, ω – угловая скорость, φ – угол поворота (в радианах), υ – линейная скорость тела, a_n – центростремительное ускорение, L – длина дуги окружности, t – время):

 

Расширенная PDF версия документа «Все главные формулы по школьной физике»:

К оглавлению. ..

Формулы по физике для ЕГЭ и 7-11 класса

Рубрика: Подготовка к ЕГЭ по физике

Шпаргалка с формулами по физике для ЕГЭ

и не только (может понадобиться 7, 8, 9, 10 и 11 классам).

Для начала картинка, которую можно распечатать в компактном виде.

Механика

1. Давление                      Р=F/S
2. Плотность                   ρ=m/V
3. Давление на глубине жидкости   P=ρ∙g∙h
4. Сила тяжести                       Fт=mg
5. 5. Архимедова сила                 Fa=ρ_ж∙g∙Vт
6. Уравнение движения  при равноускоренном  движении

X=X₀+υ₀∙t+(a∙t²)/2                    S= (υ²—υ₀²)^{/2а         S= (υ+υ₀) ∙t /2}

1. Уравнение скорости  при равноускоренном движении υ=υ₀+a∙t
2. Ускорение            a=(υ—υ ₀)/t
3. Скорость при движении по окружности υ=2πR/Т
4. Центростремительное ускорение  a=υ²/R
5. Связь периода с частотой ν=1/T=ω/2π
6. II закон Ньютона                F=ma
7. Закон Гука                          Fy=-kx
8. Закон Всемирного тяготения  F=G∙M∙m/R²
9. Вес тела, движущегося с ускорением а↑      Р=m(g+a)
10. Вес тела, движущегося с ускорением а↓      Р=m(g-a)
11. Сила трения                     Fтр=µN
12. Импульс тела                       p=mυ
13. Импульс силы                     Ft=∆p
14. Момент силы                    M=F∙ℓ
15. Потенциальная энергия тела, поднятого над землей Eп=mgh
16. Потенциальная энергия упруго деформированного тела Eп=kx²/2
17. Кинетическая энергия тела Ek=mυ²/2
18. Работа            A=F∙S∙cosα
19. Мощность     N=A/t=F∙υ
20. Коэффициент полезного действия η=Aп/Аз
21. Период колебаний математического маятника T=2π√ℓ/g
22. Период колебаний пружинного маятника T=2 π √m/k
23. Уравнение гармонических колебаний  Х=Хmax∙cos ωt
24. Связь длины волны, ее скорости и периода λ= υТ

Молекулярная физика и термодинамика

1. Количество вещества              ν=N/ Na
2. Молярная масса                           М=m/ν
3. Cр. кин. энергия молекул одноатомного газа Ek=3/2∙kT
4. Основное уравнение МКТ      P=nkT=1/3nm₀υ²
5. Закон Гей – Люссака (изобарный процесс)    V/T =const
6. Закон Шарля (изохорный процесс)    P/T =const
7. Относительная влажность φ=P/P₀∙100%
8. Внутр. энергия идеал. одноатомного газа U=3/2∙M/µ∙RT
9. Работа газа A=P∙ΔV
10. Закон Бойля – Мариотта (изотермический процесс)    PV=const
11. Количество теплоты при нагревании  Q=Cm(T₂-T₁)
12. Количество теплоты при плавлении   Q=λm
13. Количество теплоты при парообразовании  Q=Lm
14. Количество теплоты при сгорании топлива  Q=qm
15. Уравнение состояния идеального газа PV=m/M∙RT
16. Первый закон термодинамики   ΔU=A+Q
17. КПД тепловых двигателей         η= (Q₁ — Q₂)/ Q₁
18. КПД идеал. двигателей  (цикл Карно)     η= (Т₁ — Т₂)/ Т₁

https://5-ege. ru/formuly-po-fizike-dlya-ege/

Электростатика и электродинамика – формулы по физике

1. Закон Кулона F=k∙q₁∙q₂/R²
2. Напряженность электрического поля E=F/q
3. Напряженность эл. поля точечного заряда E=k∙q/R²
4. Поверхностная плотность зарядов             σ = q/S
5. Напряженность эл. поля бесконечной плоскости E=2πkσ
6. Диэлектрическая проницаемость ε=E₀/E
7. Потенциальная энергия взаимод. зарядов W= k∙q₁q₂/R
8. Потенциал φ=W/q
9. Потенциал точечного заряда φ=k∙q/R
10. Напряжение U=A/q
11. Для однородного электрического поля U=E∙d
12. Электроемкость C=q/U
13. Электроемкость плоского конденсатора C=S∙ε∙ε₀/d
14. Энергия заряженного конденсатора W=qU/2=q²/2С=CU²/2
15. Сила тока I=q/t
16. Сопротивление проводника R=ρ∙ℓ/S
17. Закон Ома для участка цепи I=U/R
18. Законы послед. соединения I₁=I₂=I, U₁+U₂=U, R₁+R₂=R
19. Законы паралл. соед.   U₁=U₂=U, I₁+I₂=I, 1/R₁+1/R₂=1/R
20. Мощность электрического тока P=I∙U
21. Закон Джоуля-Ленца Q=I²Rt
22. Закон Ома для полной цепи I=ε/(R+r)
23. Ток короткого замыкания (R=0)      I=ε/r
24. Вектор магнитной индукции B=Fmax/ℓ∙I
25. Сила Ампера Fa=IBℓsin α
26. Сила Лоренца Fл=Bqυsin α
27. Магнитный поток Ф=BSсos α      Ф=LI
28. Закон электромагнитной индукции Ei=ΔФ/Δt
29. ЭДС индукции в движ проводнике Ei=Вℓυsinα
30. ЭДС самоиндукции Esi=-L∙ΔI/Δt
31. Энергия магнитного поля катушки Wм=LI²/2
32. Период колебаний кол. контура T=2π ∙√LC
33. Индуктивное сопротивление X_L=ωL=2πLν
34. Емкостное сопротивление Xc=1/ωC
35. Действующее значение силы тока Iд=Imax/√2,
36. Действующее значение напряжения Uд=Umax/√2
37. Полное сопротивление Z=√(Xc-X_L)²+R²

Оптика

1. Закон преломления света     n₂₁=n₂/n₁= υ ₁/ υ ₂
2. Показатель преломления      n₂₁=sin α/sin γ
3. Формула тонкой линзы       1/F=1/d + 1/f
4. Оптическая сила линзы       D=1/F
5. max интерференции: Δd=kλ,
6. min интерференции: Δd=(2k+1)λ/2
7. Диф.решетка             d∙sin φ=k λ

Квантовая физика

1. Ф-ла Эйнштейна для фотоэффекта  hν=Aвых+Ek, Ek=U_зе
2. Красная граница фотоэффекта ν_к = Aвых/h
3. Импульс фотона P=mc=h/ λ=Е/с

Физика атомного ядра

1. Закон радиоактивного распада N=N₀∙2^—t/T
2. Энергия связи атомных ядер

E_CB=(Zm_p+Nm_n-Mя)∙c²

СТО

1. t=t₁/√1-υ²/c²
2. ℓ=ℓ₀∙√1-υ²/c²
3. υ₂=(υ₁+υ)/1+ υ₁∙υ/c²
4. Е = mс²

Скачать эти формулы в doc: formuly-po-fizike-5-ege.ru (файл расположен на 5-ege.ru).

Рекомендуем:

Как решать 2 задание ЕГЭ по физике, примеры решения (Ростов-на-Дону)

Из последних КИМов ЕГЭ по физике следует, что задание 2 относится к разделу «Динамика» и может содержать расчетные задачи по следующим темам: «Законы Ньютона, закон всемирного тяготения, закон Гука, сила трения».

Основные формулы, которые необходимо знать для успешного решения задания 2.

Сила тяжести		m — масса тела g=10 м/с2 – ускорение свободного падения
Сила упругости		Δx – удлинение пружины k – коэффициент жесткости пружины
Сила трения		µ — коэффициент трения N – сила реакции опоры
Сила Архимеда (выталкивающая сила)		V – объём погруженной части тела g=10 м/с2 – ускорение свободного падения
Сила притяжения между телами (закон Всемирного тяготения)		G = 6,67*10-11 Н*м2/кг2 – гравитационная постоянная m1 и m2 - массы взаимодействующих тел r – расстояние между телами
Второй закон Ньютона		m – масса тела R – равнодействующая всех сил, действующих на тело a – ускорение, с которым движется тело под действием этих сил

При решении задач из раздела «Динамика» желательно придерживаться следующего алгоритма решения:

1. Сделать рисунок, на котором указать вектора всех сил, действующих на тело.

2. Если тело двигается с ускорением, указать направление этого ускорения. Если тело покоится или двигается равномерно, его ускорение a=0.

3. Составить уравнение движения (второй закон Ньютона) для рассматриваемого тела в его векторном виде.

3. Выбрать систему координат и спроецировать полученное уравнение на выбранные оси координат.

4. Расшифровать неизвестные величины, вошедшие в уравнение движения.

5. Решить полученную систему уравнений.

Задание 2 – это расчётные задачи базового уровня сложности, и для решения некоторых из них этот алгоритм будет чересчур подробным и перегруженным, так как их можно решить и без вспомогательного рисунка или даже без записи второго закона Ньютона. Это касается, например, заданий, в которых на тело действует только одна сила. Но привычка решать задания по приведенному выше алгоритму поможет ученикам успешно справиться с расчетными задачами по разделу «Динамика» повышенного и высокого уровней сложности – такие задания могут стоять в ЕГЭ под номерами 25 и 29.

Ответом на задание 2 является число, именно его нужно вписать в бланк ответов 1, не указывая единицы измерения.

Примеры решения

1. (ЕГЭ-2019)

Пружина жёсткостью 2*10⁴ Н/м одним концом закреплена в штативе. На какую величину она растянется под действием силы 400 Н?

Ответ: ___________________________ см.

Решение:

Сделаем чертёж

Пружина под действием силы F привели в растянутое состояние. Кроме растягивающей силы F и силы упругости , стремящейся вернуть пружину в нерастянутое состояние, больше никакие силы на нее не действуют.

Запишем проекции сил на вертикальную ось Oy

F=F_упр

По закону Гука, сила упругости F_упр = k *Δx, следовательно,

k — коэффициент жёсткости пружины, Δx – её удлинение.

Выразим величину растяжения пружины

Ответ: 2

2. (ЕГЭ – 2020. Вариант 1 досрочного ЕГЭ)

Тело движется по горизонтальной плоскости. Нормальная составляющая силы воздействия тела на плоскость равна 40 Н, сила трения равна 10 Н. Определите коэффициент трения скольжения.

Ответ: _______ .

Решение:

Силу трения можно найти по формуле

F_тр= µN,

где N – сила реакции опоры, или по-другому нормальная составляющая силы воздействия тела на плоскость.

Ответ: 0,25.

2. (ЕГЭ – 2020. Демонстрационный вариант)

Два одинаковых маленьких шарика массой m каждый, расстояние между центрами которых равно r, притягиваются друг к другу с силами, равными по модулю 0,2 пН. Каков модуль сил гравитационного притяжения двух других шариков, если масса каждого из них равна 2m, а расстояние между их центрами равно 2r?

Ответ: _______ пН.

Решение:

По закону Всемирного тяготения шары массами m₁и m₂, находящиеся друг от друга на расстоянии r, притягиваются друг к другу с силой

.

В первом случае

Во втором случае

Ответ: 0,2

2. (ЕГЭ – 2019. Демонстрационный вариант)

По горизонтальному полу по прямой равномерно тянут ящик, приложив к нему горизонтальную силу 35 Н. Коэффициент трения скольжения между полом и ящиком равен 0,25. Чему равна масса ящика?

Ответ _______ кг.

Решение:

Сделаем чертёж, на котором обозначим все силы, действующие на тело.

По второму закону Ньютона, равнодействующая всех сил, действующих на тело, будет равна нулю, так как по условию задачи тело движется равномерно, то есть ускорение тела a=0.

Запишем это в проекциях на оси Ox и Oy

Ox: F_тр – F = 0,

Oy: N — m g=0.

Откуда N = mg, следовательно,

F_тр = µ N = µ mg.

Масса тела

Ответ: 14

2. (ЕГЭ – 2018)

К пружине подвесили груз массой 150 г, вследствие чего пружина удлинилась на 1 см. Чему будет равно удлинение этой пружины, если к ней подвесить груз 450 г?

Ответ: __________ см.

Решение:

Переведём единицы измерения физических величин в систему СИ

m₁ = 150 г = 0,15 кг, m₂ = 450 г = 0,45 кг, Δx=1 см = 0,01 м.

Сделаем чертёж, на котором обозначим все силы, действующие на тело.

На тело действует сила тяжести (F_т = mg), направленная вертикально вниз, и сила упругости со стороны пружины (F_упр = k Δx), направленная вертикально вверх.

В проекции на вертикальную ось Oy.

F_т =F_упр

mg = kΔx (1)

k — коэффициент жёсткости пружины, Δx – её удлинение.

Найдём, чему равен коэффициент жёсткости пружины

Выразим из выражения (1) удлинение пружины во втором случае

Ответ: 3

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ТОВАРЫ

Основные формулы по физике для 8 класса

Формулы по физике

8 класс

Количество теплоты при нагревании

Q=c*m*(t₂—t₁)=с*m*∆t

Q – количество теплоты [Дж] (Джоуль)

с – удельная теплоёмкость [Дж/(кг*ºС), Дж/(кг*ºК)] (Джоуль на килограмм-градус Цельсия, Джоуль на килограмм-градус Кельвина)

m – масса [кг] (килограмм)

t₂ – конечная температура [ºC, ºK] (градус Цельсия, градус Кельвина)

t₁ – начальная температура [ºC, ºK] (градус Цельсия, градус Кельвина)

∆t – изменение температуры [ºC, ºK] (градус Цельсия, градус Кельвина)

Q>0 – выделение, отдача тепла (энергии)

Q<0 – поглощение, забор тепла (энергии)

Теплота сгорания

Q=q*m

Q – количество теплоты [Дж] (Джоуль)

q – удельная теплота сгорания [Дж/кг] (Джоуль на килограмм)

m – масса [кг] (килограмм)

Теплота плавления

Q=λ*m

Q – количество теплоты [Дж] (Джоуль)

λ – удельная теплота плавления [Дж/кг] (Джоуль на килограмм)

m – масса [кг] (килограмм)

В течение процесса плавления (отвердевания) температура остается постоянной!

Теплота парообразования

Q=L*m

Q – количество теплоты [Дж] (Джоуль)

L – удельная теплота парообразования [Дж/кг] (Джоуль на килограмм)

m – масса [кг] (килограмм)

В течение процесса парообразования (конденсации) температура остается постоянной!

Сила электрического тока

I=

I – сила тока [А] (Ампер)

q – заряд [Кл] (Кулон)

t – время [с] (секунда)

А – Амперметр, прибор для измерения силы тока, подключается последовательно.

Электрическое напряжение

U=

U – напряжение [В] (Вольт)

А – работа электрического тока [Дж] (Джоуль)

q – заряд [Кл] (Кулон)

V – вольтметр, прибор для измерения напряжения, подключается параллельно

Сопротивление проводника

R=ρ*

R – сопротивление проводника [Ом] (Ом)

ρ – удельное сопротивление [Ом*мм²/м, Ом*м] (Ом-квадратный миллиметр на метр, Ом-метр)

l – длина проводника [м] (метр)

s – площадь поперечного сечения проводника [мм²,м²] (квадратный миллиметр, квадратный метр)

Закон Ома

I=

I – сила тока [А] (Ампер)

R – сопротивление проводника [Ом] (Ом)

U – напряжение [В] (Вольт)

Сопротивление проводника не зависит от силы тока или напряжения, зависит только от геометрических параметров (длина, площадь поперечного сечения и удельное сопротивление материала)

Соединение проводников

1)Последовательное

R_общее=R₁+R₂

I_общая=I₁=I₂

U_общее=U₁+U₂

2)Параллельное

=+

I_общая=I₁+I₂

U_общее=U₁=U₂

Работа электрического тока

A=I*U*t

А – работа электрического тока [Дж] (Джоуль)

I – сила тока [А] (Ампер)

U – напряжение [В] (Вольт)

t – время [с] (секунда)

Закон Джоуля-Ленца

Q=I²*R*t

Q – количество теплоты, выделяющееся на проводнике [Дж] (Джоуль)

I – сила тока [А] (Ампер)

R – сопротивление проводника [Ом] (Ом)

t – время [с] (секунда)

Мощность электрического тока

P==I*U

P – мощность электрического тока [Вт] (Ватт)

А – работа электрического тока [Дж] (Джоуль)

t – время [с] (секунда)

I – сила тока [А] (Ампер)

U – напряжение [В] (Вольт)

Основные формулы работы электрического тока (теплоты) и мощности

Три закона распространения света

1. В однородной среде свет распространяется равномерно и прямолинейно

2. При отражении света от поверхности угол падения равен углу отражения (углом падения/отражения называется угол между падающим/отражённым лучом и перпендикуляром к поверхности)

3. При переходе света из одной среды в другую луч преломляется. При переходе света из менее плотной среды в более плотную луч отклоняется ближе к перпендикуляру к поверхности, и наоборот.

=

α – угол падения

β – преломлённый угол

n₁ – показатель преломления более плотной среды (β)

n₂ – показатель преломления менее плотной среды (α)

Оптическая сила линзы

D=

D – оптическая сила линзы [дптр] (диоптрия)

F – фокусное расстояние линзы [м] (метр)

Формула тонкой линзы

=+

F – фокусное расстояние линзы [м] (метр)

f – расстояние от линзы до изображения [м] (метр)

d – расстояние от предмета до линзы [м] (метр)

Задачи по физике и математике с решениями и ответами

Задача по физике — 3330

Небольшое тело пустили снизу вверх по наклонной плоскости, составляющей угол $\alpha = 15^{ \circ}$ с горизонтом.{ \circ}$ с горизонтом. Отношение масс тел $m_{2}/m_{1} = \eta = 2/3$. Коэффициент трения между телом $m_{1}$ и наклонной плоскостью $k = 0,10$. Массы блока и нитей пренебрежимо малы. Найти модуль и направление ускорения тела $m_{2}$, если система пришла в движение из состояния покоя.
Подробнее

Задача по физике — 3333

На гладкой горизонтальной плоскости лежит доска массы $m_{1}$ и на ней брусок массы $m_{2}$. К бруску приложили горизонтальную силу, увеличивающуюся со временем $t$ по закону $F = at$ где $a$ — постоянная. Найти зависимости от $t$ ускорений доски $w_{1}$ и бруска $w_{2}$, если коэффициент трения между доской и бруском равен $k$. Изобразить примерные графики этих зависимостей. Подробнее

Задача по физике — 3334

Небольшое тело А начинает скользить с вершины клина, основание которого $l = 2,10 м$ (рис.). Коэффициенты трения между телом и поверхностью клина $k = 0,140$. При каком значении угла а время соскальзывания будет наименьшим? Чему оно равно?
Подробнее

Задача по физике — 3335

Брусок массы $m$ втаскивают за нить с постоянной скоростью вверх по наклонной плоскости, составляющей угол $\alpha$ с горизонтом (рис.). Коэффициент трения равен $k$. Найти угол $\beta$, который должна составлять нить с наклонной плоскостью, чтобы натяжение нити было наименьшим. Чему оно равно?
Подробнее

Задача по физике — 3336

На небольшое тело массы $m$, лежащее на гладкой горизонтальной плоскости, в момент $t = 0$ начала действовать сила, зависящая от времени по закону $F = at$, где $a$ — постоянная. Направление этой силы все время составляет угол $\alpha$ с горизонтом (рис.). Найти:
а) скорость тела в момент отрыва от плоскости;
б) путь, пройденный телом к этому моменту.
Подробнее

Задача по физике — 3337

К бруску массы $m$, лежащему на гладкой горизонтальной плоскости, приложили постоянную по модулю силу $F = mg/3$. В процессе его прямолинейного движения угол $\alpha$ между направолением этой силы и горизонтом меняют по закону $\alpha = as$, где $a$ — постоянная, $s$ — пройденный бруском путь (из начального положения). Найти скорость бруска как функцию угла $\alpha$. Подробнее

Задача по физике — 3338

На горизонтальной плоскости с коэффициентом трения $k$ находятся два тела: брусок и электромотор с батарейкой на подставке. На ось электромотора намотана нить, свободный конец которой соединен с бруском. Расстояние между обоими телами равно $l$. После включения мотора брусок, масса которого в два раза больше массы другого тела, начал двигаться с постоянным ускорением $w$. Через сколько времени оба тела столкнутся? Подробнее

Задача по физике — 3339

Через блок, прикрепленный к потолку кабины лифта, перекинута нить, к концам которой привязаны грузы с массами $m_{1}$ и $m_{2}$. Кабина начинает подниматься с ускорением $\vec{w}_{0}$. Пренебрегая массами блока и нити, а также трением, найти:
а) ускорения груза $m_{1}$ относительно шахты лифта и относительно кабины;
б) силу, с которой блок действует на потолок кабины. Подробнее

Задача по физике — 3340

Найти ускорение $\vec{w}$ тела 2 в системе (рис.), если его масса в $\eta$ раз больше массы бруска 1 и угол между наклонной плоскостью и горизонтом равен $\alpha$. Массы блоков и нитей, а также трение пренебрежимо малы. Исследовать возможные случаи.
Подробнее

Задача по физике — 3341

В системе рис. массы тел равны $m_{0}, m_{1}, m_{2}$, трения нет, массы блоков и нитей пренебрежимо малы. Найти ускорение тела $m_{1}$. Исследовать возможные случаи.
Подробнее

Задача по физике — 3342

В установке (рис.) известны массы стержня $M$ и шарика $m$, причем $M > m$. Шарик имеет отверстие и может скользить по нити с некоторым трением. Масса блока и трение в его оси пренебрежимо малы. В начальный момент шарик находился напротив нижнего конца стержня. После того как систему предоставили самой себе, оба тела стали двигаться с постоянными ускорениями. Найти силу трения между шариком и нитью, если через $t$ секунд после начала движения шарик оказался напротив верхнего конца стержня. Длина стержня равна $l$.
Подробнее

Задача по физике — 3343

В установке (рис.) шарик 1 имеет массу в $\eta = 1,8$ раза больше массы стержня 2. Длина последнего $l = 100 см$. Массы блоков и нитей, а также трение пренебрежимо малы. Шарик установили на одном уровне с нижним концом стержня и отпустили. Через сколько времени он поравняется с верхним концом стержня?
Подробнее

Задача по физике — 3344

В системе (рис.) масса тела 1 в $\eta = 4,0$ раза больше массы тела 2.2}$

 

 

В чем сила измеряется?

Во всех учебниках и умных книжках, силу принято выражать в Ньютонах, но кроме как в моделях которыми оперируют физики ньютоны ни где не применяются. Это крайне неудобно.

Ньютон newton (Н) — производная единица измерения силы в Международной системе единиц (СИ).
Исходя из второго закона Ньютона, единица ньютон определяется как сила, изменяющая за одну секунду скорость тела массой один килограмм на 1 метр в секунду в направлении действия силы.

Таким образом, 1 Н = 1 кг·м/с².   

Килограмм-сила (кгс или кГ) — гравитационная метрическая единица силы, равная силе, которая действует на тело массой один килограмм в гравитационном поле земли. Поэтому по определению килограмм-сила равна 9,80665 Н. Килограмм-сила удобна тем, что её величина равна весу тела массой в 1 кг.
1 кгс = 9,80665 ньютонов (примерно ≈ 10 Н)
1 Н ≈ 0,10197162 кгс ≈ 0,1 кгс

1 Н = 1 кг x 1м/с2.

 

 

 

Закон тяготения

Каждый объект Вселенной притягивается к любому другому объекту с силой, пропорциональной их массам и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними.2 \right ) }$. Знак минус означает, что сила, действующая на пробное тело, всегда направлена по радиус-вектору от пробного тела к источнику гравитационного поля, т.е. гравитационное взаимодействие приводит всегда к притяжению тел.
Поле тяжести потенциально. Это значит, что можно ввести потенциальную энергию гравитационного притяжения пары тел, и эта энергия не изменится после перемещения тел по замкнутому контуру. Потенциальность поля тяжести влечёт за собой закон сохранения суммы кинетической и потенциальной энергии, что при изучении движения тел в поле тяжести часто существенно упрощает решение.
В рамках ньютоновской механики гравитационное взаимодействие является дальнодействующим. Это означает, что как бы массивное тело ни двигалось, в любой точке пространства гравитационный потенциал и сила зависят только от положения тела в данный момент времени.

 

 

Тяжелее — Легче

Вес тела ${\large P}$ выражается произведением его массы ${\large m}$ на ускорение силы тяжести ${\large g}$.2 }$ 

 

В результате произведение ${\large m \cdot g }$, а следовательно и вес уменьшаются в 6 раз.

Но нельзя обозначить оба эти явления одним и тем же выражением «сделать легче». На луне тела становятся не легче, а лишь менее стремительно падают они «менее падучи»))).

 

 

Векторные и скалярные величины

Векторная величина (например сила, приложенная к телу), помимо значения (модуля), характеризуется также направлением. Скалярная же величина (например, длина) характеризуется только значением. Все классические законы механики сформулированы для векторных величин.

 

 Рисунок 1.

 

На рис. 1 изображены различные варианты расположения вектора ${ \large \overrightarrow{F}}$ и его проекции ${ \large F_x}$ и ${ \large F_y}$ на оси ${ \large X}$ и ${ \large Y}$ соответственно:

• A.    величины ${ \large F_x}$ и ${ \large F_y}$ являются ненулевыми и положительными
• B.    величины ${ \large F_x}$ и ${ \large F_y}$ являются ненулевыми, при этом ${\large F_y}$ — положительная величина, а ${\large F_x}$ — отрицательная, т.к. вектор ${\large \overrightarrow{F}}$ направлен в сторону, противоположную направлению оси ${\large X}$ 
• C.    ${\large F_y}$ — положительная  ненулевая величина, ${\large F_x}$ равна нулю, т.к. вектор ${\large \overrightarrow{F}}$ направлен перпендикулярно оси ${\large X}$

 

Момент силы

Моментом силы называют векторное произведение радиус-вектора, проведённого от оси вращения к точке приложения силы, на вектор этой силы. Т.е. согласно классическому определению момент силы — величина векторная. В рамках нашей задачи, это определение можно упростить до следующего: моментом силы ${\large \overrightarrow{F}}$, приложенной к точке с координатой ${\large x_F}$, относительно оси, расположенной в точке ${\large x_0}$ называется скалярная величина, равная произведению модуля силы ${\large \overrightarrow{F}}$, на плечо силы — ${\large \left | x_F — x_0 \right |}$. А знак этой скалярной величины зависит от направления силы: если она вращает объект по часовой стрелке, то знак плюс, если против — то минус.

Важно понимать, что ось мы можем выбирать произвольным образом — если тело не вращается, то сумма моментов сил относительно любой оси равна нулю. Второе важное замечание — если сила приложена к точке, через которую проходит ось, то момент этой силы относительно этой оси равен нулю (поскольку плечо силы будет равно нулю). 

 

 

Проиллюстрируем вышесказанное примером, на рис.2. Предположим, что система, изображенная на рис.{gr}}}$

Теперь рассмотрим условие равенства моментов сил, действующих на опору, относительно оси, проходящей через точку А (и, как мы договаривались ранее, перпендикулярную плоскости рисунка):

 

${\large N \cdot l_1 — N_2 \cdot \left ( l_1 +l_2 \right ) = 0}$

Обратите внимание, что в уравнение не вошёл момент силы ${\large \overrightarrow{N_1}}$, поскольку плечо этой силы относительно рассматриваемой оси равно ${\large 0}$. Если же мы по каким-либо причинам хотим выбрать ось, проходящую через точку С, то условие равенства моментов сил будет выглядеть так:

 

${\large N_1 \cdot l_1 — N_2 \cdot l_2  = 0}$

Можно показать, что с математической точки зрения два последних уравнения эквивалентны.

 

 

Центр тяжести

Центром тяжести механической системы называется точка, относительно которой суммарный момент сил тяжести, действующих на систему, равен нулю.

 

 

 

Центр масс

Точка центра масс замечательна тем , что если на частицы образующие тело (неважно будет ли оно твердым или жидким, скоплением звезд или чем то другим) действует великое множество сил (имеются ввиду только внешние силы, поскольку все внутренние силы компенсируют друг друга), то результирующая сила приводит к такому ускорению этой точки, как будто в ней вся масса тела ${\large m}$.

Положение центра масс определяется уравнением:

 

${\large R_{c.m.} = \frac{\sum m_i\, r_i}{\sum m_i}}$

 

Это векторное уравнение, т.е. фактически три уравнения — по одному для каждого из трех направлений. Но рассмотрим только ${\large x}$ направление.  Что означает следующее равенство?

 

${\large X_{c.m.} = \frac{\sum m_i\, x_i}{\sum m_i}}$

 

Предположим тело разделено на маленькие кусочки с одинаковой массой ${\large m}$, причем полная масса тела равна будет равна числу таких кусочков ${\large N}$, умноженному на массу одного кусочка, например 1 грамм. Тогда это уравнение означает, что нужно взять координаты ${\large x}$ всех кусочков, сложить их и результат разделить на число кусочков. Иными словами, если массы кусочков равны то ${\large X_{c.m.}}$ будет просто средним арифметическим ${\large x}$ координат всех кусочков.

 

 

центр масс сложного тела лежит на линии, соединяющей центры масс двух составляющих его частей

 

 

 

Масса и плотность

Масса — фундаментальная физическая величина. Масса характеризует сразу несколько свойств тела и сама по себе обладает рядом важных свойств.

 

• Масса служит мерой содержащегося в теле вещества.
• Масса является мерой инертности тела. Инертностью называется свойство тела сохранять свою скорость неизменной (в инерциальной системе отсчёта), когда внешние воздействия отсутствуют или компенсируют друг друга. При наличии внешних воздействий инертность тела проявляется в том, что его скорость меняется не мгновенно, а постепенно, и тем медленнее, чем больше инертность (т.е. масса) тела. Например, если бильярдный шар и автобус движутся с одинаковой скоростью и тормозятся одинаковым усилием, то для остановки шара требуется гораздо меньше времени, чем для остановки автобуса.
• Массы тел являются причиной их гравитационного притяжения друг к другу (см. раздел «Сила тяготения»).
• Масса тела равна сумме масс его частей. Это так называемая аддитивность массы. Аддитивность позволяет использовать для измерения массы эталон — 1 кг.
• Масса изолированной системы тел не меняется со временем (закон сохранения массы).
• Масса тела не зависит от скорости его движения. Масса не меняется при переходе от одной системы отсчёта к другой.
• Плотностью однородного тела называется отношение массы тела к его объёму:

 ${\large p = \dfrac {m}{V} }$

 

Плотность не зависит от геометрических свойств тела (формы, объёма) и является характеристикой вещества тела. Плотности различных веществ представлены в справочных таблицах. Желательно помнить плотность воды: 1000 кг/м3.

 

 

Второй и третий законы Ньютона

Взаимодействие тел можно описывать с помощью понятия силы. Сила — это векторная величина, являющаяся мерой воздействия одного тела на другое.
Будучи вектором, сила характеризуется модулем (абсолютной величиной) и направлением в пространстве. Кроме того, важна точка приложения силы: одна и та же по модулю и направлению сила, приложенная в разных точках тела, может оказывать различное воздействие. Так, если взяться за обод велосипедного колеса и потянуть по касательной к ободу, то колесо начнёт вращаться. Если же тянуть вдоль радиуса, никакого вращения не будет.

Второй закон Ньютона

Произведение массы тела на вектор ускорения есть равнодействующая всех сил, приложенных к телу:

${\large m \cdot \overrightarrow{a} = \overrightarrow{F} }$

Второй закон Ньютона связывает векторы ускорения и силы. Это означает, что справедливы следующие утверждения.

1. ${\large m \cdot a = F}$, где ${\large a}$ — модуль ускорения, ${\large F}$ — модуль равнодействующей силы.
2. Вектор ускорения имеет одинаковое направление с вектором равнодействующей силы, так как масса тела положительна.

Третий закон Ньютона

Два тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю и противоположными по направлению. Эти силы имеют одну и ту же физическую природу и направлены вдоль прямой, соединяющей их точки приложения.

 

 

 

Принцип суперпозиции

Опыт показывает, что если на данное тело действуют несколько других тел, то соответствующие силы складываются как векторы. Более точно, справедлив принцип суперпозиции.
Принцип суперпозиции сил. Пусть на тело действуют силы ${\large \overrightarrow{F_1}, \overrightarrow{F_2},\ \ldots \overrightarrow{F_n}}$  Если заменить их одной силой ${\large \overrightarrow{F} =  \overrightarrow{F_1} + \overrightarrow{F_2} \ldots + \overrightarrow{F_n}}$, то результат воздействия не изменится.
Сила ${\large \overrightarrow{F}}$ называется равнодействующей сил ${\large \overrightarrow{F_1}, \overrightarrow{F_2},\ \ldots \overrightarrow{F_n}}$ или результирующей силой.
 

 

 

Формулы по физике

№	Физикалық шама	Белгіленуі	Өлшем бірлігі	Формуласы
1	Ұзындық	l	м
2	Көлем	V	м3
3	Ауданы	S	м2
4	Уақыт	t	C	t = S/V
5	Жол	S	м	S= V*t
6	Жылдамдақ	V	м/с	V= S/t
7	Орташа жылдамдық	Vорт	м/с	Vорт = l/t
8	Бір қалыпты түзу сызықты қоззғалыс теңдеуі	х		x=x0+ vt
9	Тығыздық		кг/м3
10	Масса	m	кг	m=
11	Серпімділік күші. Гук заңы	Fсер	H	F=kx
12	Қатаңдық коэфициенті	k	H/m	k=F/x
13	Күш	F	Н=кг*м/с2	FR=F1+F2
14	Ауырлық күш	Fа	Н	Fа= mg
15	Еркін түсу үдеуі	g	H/кг	g = Fа / m
16	Үйкеліс күші	Fүйк	Н	Fүйк=
17	Қысым	р	Па=H/м2	р=F/S; F=pS;S=F/p
18	Гидравликалық машина			F1/F2=S2/S1
19	Сұйықтың табанына түсетін қысым			p=pgh
20	Жұмыс	А	Дж=H*m	A=F*S
21	Қуат	N	Bт=Дж/с	N=A/t
22	Потенциалдық энергия	En	Дж=Вт*с	En=mgh
23	Кинетикалық энергия	Ek	Дж=Вт*с	Ek=mv2/2
24	Қатынас ыдыс			h1/h2=2/1
25	Механикалық жұмыс			А = FS
26	Күш момменті			M=F*d
27	Ядолық күштер	Fяд	Н	r10-12 -10-13cм

7-сынып. Физика.Формулалар

Формула постоянной пружины

| Формулы постоянной пружины с использованием закона Гука

Формула постоянной пружины является неотъемлемой частью простого гармонического движения. Чтобы понять формулу жесткости пружины, сначала мы рассмотрим, что такое SHM или то, что мы называем простым гармоническим движением. После того, как мы подробно ознакомимся с концепцией SHM, мы рассмотрим, как пружины связаны с простым гармоническим движением, а затем, наконец, формулу жесткости пружины. Подробное объяснение, представленное здесь, также пытается разработать формулу жесткости пружины с использованием закона Гука.

Простое гармоническое движение

Простое гармоническое движение — это в основном повторяющееся движение вперед и назад через центральное положение, так что максимальное смещение на одной стороне этого положения равно максимальному смещению на другой стороне. Временной интервал каждой полной вибрации одинаков. Сила, отвечающая за движение, всегда направлена ​​в сторону равновесия и прямо пропорциональна расстоянию от него.

Пружины обычно имеют ШМ.У пружин есть свои естественные «пружинные константы», которые определяют их жесткость. Закон Хука — известный закон, который объясняет SHM и дает формулу для приложенной силы с использованием постоянной пружины.

Закон Гука

Закон Гука определяет соотношение между приложенной силой и расстоянием, растянутым в пружине. Сила, необходимая для сжатия или растяжения пружины, прямо пропорциональна расстоянию, на которое она растягивается.

Согласно третьему закону движения Ньютона, он оттягивается с возвращающей силой при натяжении пружины.Эта восстанавливающая сила подчиняется закону Гука, который связывает силу пружины с постоянной пружиной.

(изображение будет загружено в ближайшее время)

Сила пружины = — (Постоянная пружины) x (Смещение)

\ [F = — \ frac {K} {X} \]

Знак минус указывает на обратное направление силы реакции.

Где,

F: Восстанавливающая сила пружины, направленная к равновесию.

K: Постоянная пружины в Нм-1.

X: смещение пружины из положения равновесия.

Константа пружины (K)

Теперь жесткость пружины определяется как сила, требуемая на единицу растяжения пружины. Зная жесткость пружины, мы можем легко определить, какое усилие необходимо для деформации пружины.

\ [K = — \ frac {F} {x} \]

Его единица измерения — Н / м (Ньютон на метр).

Как постоянная пружины зависит от длины?

Предположим, у нас есть пружина 6 см с жесткостью пружины k. Что произойдет, если мы разделим пружину на две части равного размера? Для одной из этих более коротких пружин будет новая жесткость пружины, которая будет составлять 2k.В более общем смысле, жесткость пружины обратно пропорциональна длине пружины, предполагая, что мы говорим о пружине из определенного материала и ее толщине.

Итак, предположим, что в приведенном выше примере мы разрезали пружину точно на две, сделав две более короткие пружины длиной по 3 см каждая. Для пружин меньшего размера будет применяться жесткость пружины, которая в два раза больше исходной. Это потому, что она обратно пропорциональна жесткости пружины и ее длине. Это означает, что на более короткой пружине при первоначальной массе 30 граммов можно было бы растянуть только на 1 мм.Чем больше постоянная пружины, тем меньше растяжение, создаваемое данной силой.

График закона Гука

График закона Гука представлен ниже. Здесь материал демонстрирует упругие свойства до предела текучести, после чего материал теряет эластичность и проявляет пластичность.

(изображение будет загружено в ближайшее время)

Прямая линия означает, что материал следует закону Гука от источника до пропорционального предела, приближающегося к мощности текучести.Материал теряет свою эластичность за пределами упругости между пределом пропорциональности и пределом текучести и начинает проявлять пластичность. Площадь от начала координат до предела пропорциональности под кривой находится ниже диапазона упругости. В диапазоне пластичности площадь под кривой находится от пропорционального предела до точки разрыва / разрушения.

Потенциальная энергия: формула упругости

Потенциальная энергия — это энергия, которая хранится в системе. Существует возможность или потенциал для его преобразования в кинетическую энергию.Упругая потенциальная энергия хранится в пружине, которая была растянута или сжата на расстояние x от ее положения равновесия. Положение x = 0 всегда должно быть положением, в котором пружина наиболее ослаблена. У пружин есть свои естественные «пружинные константы», которые определяют, насколько они жесткие. Буква k используется для жесткости пружины в единицах Н / м. Как и вся работа и энергия, единицей потенциальной энергии является Джоуль (Дж), где 1 Дж = 1 Н ∙ м = 1 кг · м ² / с ² .

потенциальная энергия = 1/2 (жесткость пружины) (расстояние от положения равновесия) ²

U = 1 / 2kx ²

U = потенциальная энергия пружины в определенном положении

k = жесткость пружины, характерная для пружины, в единицах Н / м.

x = расстояние, на которое пружина растягивается или сжимается от равновесия

Потенциальная энергия: упругая формула Вопросы:

1) Пружина с жесткостью пружины k = 7.50 Н / м, было растянуто на 0,40 м от положения равновесия. Какая потенциальная энергия сейчас хранится весной?

Ответ: Пружина была растянута на x = 0,40 м от положения равновесия. Потенциальную энергию можно найти по формуле:

U = 1 / 2kx ²

U = 1/2 (7,50 Н / м) (0,40 м) ²

U = 0,60 Н ∙ м

U = 0,60 Дж

Упругая потенциальная энергия, запасенная пружиной, когда она растянута на 0.40 м составляет 0,60 Дж.

2) Пружина с жесткостью пружины k = 800 Н / м была сжата, и в ней накоплено 196 Дж потенциальной энергии. На каком расстоянии от положения равновесия была сжата пружина?

Ответ: Жесткость пружины k = 800 Н / м, а потенциальная энергия U = 196 Дж. Чтобы найти расстояние, измените уравнение:

Таким образом, уравнение для определения расстояния, на которое была сжата пружина, имеет следующий вид:

х = 0.70 м

Пружина была сжата на 0,70 м, что привело к накоплению упругой потенциальной энергии U = 196 Дж.

домашних заданий и упражнений — Как рассчитать KE, используя только массу и рост

Закрыто. Вопрос не по теме. В настоящее время он не принимает ответы.

---

Хотите улучшить этот вопрос? Обновите вопрос, чтобы он соответствовал теме Physics Stack Exchange.

Закрыт 4 года назад.

Для нашего группового проекта по физике (уровень средней школы) нас попросили изменить выбранную игрушку так, чтобы она производила выход энергии не менее или примерно на 110% (на 10% больше) по сравнению с исходной игрушкой.

Наша игрушка — игрушка с откидным верхом (вы можете найти ее, выполнив поиск по запросу «McDonald’s Happy Meal Snoopy Toy», и это та самая, с девушкой на санях). Ее масса составляет 234 г , и мы будем модифицировать игрушку, удалив с нее женского персонажа.Это уменьшит массу до 213 г , и это теоретически должно увеличить скорость и, в свою очередь, выход энергии.

Мы протестировали игрушку, поставив ее на стол высотой 2 метра. Мы отметили стартовую линию и отодвинули игрушку на 30 см до другой отмеченной линии, повторяя трижды (3 раза), а затем отпустив. Мы повторили весь процесс 3 раза, и среднее пройденное расстояние составило 2,23 м. Среднее время поездки (при естественном торможении) составило 5,1 с. Следовательно:

$$ V = \ frac {distance} {time} $$ $$ V = \ frac {2.23} {5.1} $$ $$ V \ прибл. 0,437 м / с $$

В рамках задания от нас требовалось вычислить гравитационную потенциальную энергию (GPE) и кинетическую энергию (KE) обеих игрушек (контрольной / исходной и модифицированной), все вычисления в Джоулях (не Ньютонах), чтобы оправдать нашу модификацию. {2}} {2} $$ $$ KE = \ frac {0.{2}}} {2} $$

Проблема в скорости. У меня есть только значения массы и роста, и результат, который я получаю с использованием формулы, выведенной из закона сохранения энергии, совпадает со значением GPE. Этого следует ожидать или нет? А если нет, то какую формулу мне использовать?

Учитывая эту формулу ($ V = \ sqrt {2gh} $), я могу вычислить следующее:

$$ V = \ sqrt {2gh} $$ $$ V = \ sqrt {2 \ times {9.8} \ times {2}} $$ $$ V = \ sqrt {39.2} $$ $$ V \ около 6.{2}}} {2} $$ $$ KE = \ frac {0,213 \ times {39.2}} {2} $$ $$ KE = 4,1748J = GPE $$

---

Решение (решено @Steeven 6 сентября 2016 г. в 8:05:19 GMT + 0):

Используя формулу сохранения количества движения, мы можем вычислить следующее:

$$ \ sum {p_ {before}} = \ sum {p_ {after}} $$ $$ p_ {before} = p_ {after} $$

И поэтому $ p_ {before} = p_ {after} ⇔ m_ {1} v_ {1} = m_ {2} v_ {2} $, поэтому мы можем решить для $ V_ {2} $, как показано ниже:

$$ V_ {2} = \ frac {m_ {1} v_ {1}} {m_ {2}} $$ $$ V_ {2} = \ frac {0.{2}}} {2} $$ $$ KE = 0,0245376J $$

Теперь, чтобы рассчитать увеличение выхода энергии, просто разделите модифицированную игрушку KE на исходную контрольную игрушку KE, а затем преобразуйте в процент:

$$ Увеличение = (\ frac {KE_ {2}} {KE_ {1}} — 1) \ times100 \% $$ $$ Увеличение = (\ frac {0,0245376} {0,022343373} — 1) \ times100 \% $$ $$ Увеличение \ прибл. 9,82 \% $$

И 9,82% — это довольно близко к 10%, и, вероятно, достаточно близко к (пожалуйста, оставьте свое мнение).

Использование весенних уравнений — Физика средней школы

Если вы считаете, что контент, доступный через Веб-сайт (как определено в наших Условиях обслуживания), нарушает или другие ваши авторские права, сообщите нам, отправив письменное уведомление («Уведомление о нарушении»), содержащее в информацию, описанную ниже, назначенному ниже агенту.Если репетиторы университета предпримут действия в ответ на ан Уведомление о нарушении, оно предпримет добросовестную попытку связаться со стороной, которая предоставила такой контент средствами самого последнего адреса электронной почты, если таковой имеется, предоставленного такой стороной Varsity Tutors.

Ваше Уведомление о нарушении прав может быть отправлено стороне, предоставившей доступ к контенту, или третьим лицам, таким как в виде ChillingEffects.org.

Обратите внимание, что вы будете нести ответственность за ущерб (включая расходы и гонорары адвокатам), если вы существенно искажать информацию о том, что продукт или действие нарушает ваши авторские права.Таким образом, если вы не уверены, что контент находится на Веб-сайте или по ссылке с него нарушает ваши авторские права, вам следует сначала обратиться к юристу.

Чтобы отправить уведомление, выполните следующие действия:

Вы должны включить следующее:

Физическая или электронная подпись правообладателя или лица, уполномоченного действовать от их имени; Идентификация авторских прав, которые, как утверждается, были нарушены; Описание характера и точного местонахождения контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права, в \ достаточно подробностей, чтобы позволить репетиторам университетских школ найти и точно идентифицировать этот контент; например нам требуется а ссылка на конкретный вопрос (а не только на название вопроса), который содержит содержание и описание к какой конкретной части вопроса — изображению, ссылке, тексту и т. д. — относится ваша жалоба; Ваше имя, адрес, номер телефона и адрес электронной почты; а также Ваше заявление: (а) вы добросовестно считаете, что использование контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права не разрешены законом, владельцем авторских прав или его агентом; (б) что все информация, содержащаяся в вашем Уведомлении о нарушении, является точной, и (c) под страхом наказания за лжесвидетельство, что вы либо владелец авторских прав, либо лицо, уполномоченное действовать от их имени.

Отправьте жалобу нашему уполномоченному агенту по адресу:

Чарльз Кон Varsity Tutors LLC
101 S. Hanley Rd, Suite 300
St. Louis, MO 63105

Или заполните форму ниже:

Схема — простое гармоническое движение

Пример простого гармонического движения — масса на конце пружины

Пружина, подчиняющаяся закону Гука, является примером простой гармонической движение.Если вы переместите пружину на максимальное значение x = A, амплитуды, освободить его от состояния покоя (v _o = 0), сфотографировать и нанесите на график положение как функцию времени, вы обнаружите, как показано на рис. 3а ниже x (t) = A cos (2pt / T), где T период — время одного полного колебания.

Для экономии времени напишу:

x (t) = A cos (2pt / T), поскольку
x (t) = A cos wt

, тогда

v (t) = dx / dt = — wA sin wt,
, как показано на рис.3b ниже:

Примечание: максимальное значение v = wA потому что максимальное значение синуса = 1.
a (t) = dv / dt = — w ² (A cos wt), как показано на рис. 3c ниже:

Примечание: максимальное значение a = w ² A потому что максимальное значение косинуса = 1.
a (t) = — [w ² ] x (t) ( Уравнение 2 )

В целом	Fnet = ma
Для прикрепленной массы к источнику,	-kx = ma
Подставляя из Уравнение 2	-kx = m [-w 2 ] х
Таким образом,	(к / м) = w 2
	Вт = [к / м] 1/2
	f = (1 / 2p) [к / м] 1/2
	T = (2p) [м / к] 1/2

Используйте Рис.3 выше в:

A. Запишите x (t) для этого графика. Сначала найдите A, T, f и w. Из рис. 3а видно, что максимальное значение x или амплитуда А составляет 0,20 м. График повторяется через один период = T = 2 s, f = 1 / T = 0,5 с ^-1 и w = 2pf = p с ^-1 . В общем, x (t) = A cos wt. Для этого случая x (t) = 0,20 м cos p s ^-1 t

B. Найдите общее выражение для скорости, примените его к этому корпус и сверьтесь с рис.3b, чтобы убедиться, что это правильно. Что такое максимальное значение скорости для рис. 3б? Найдите x, когда v = -0,1 п. М / с. Поскольку x (t) = 0,20 м cos p s ^-1 t, dx / dt = v (t) = — (0.20p м / с) sin p s ^-1 т. На рис. 3b мы видим, что v как функция от t является отрицательным синусом. кривая с максимальным значением 0,2 (3,14) м / с. v = -0,1p м / с
= — (0,20p м / с) sin p с ^-1 т.Или 1/2 = sin p с ^-1 т. Синус угла равен 1/2, когда угол равно 30 ⁰ или p / 6 радиан. Итак, p / 6 = p с ^-1 t или t = 1/6 с. x (1/3 с)
= 0,20 м cos p / 6 = 0,173 см. Из рис. 3a и 3b вы можете видеть, что это правильные значения.

C. Найдите общее выражение для ускорения, примените его к в этом случае и проверьте по рис. 3c, правильно ли это.Какие максимальное значение ускорения для рис. 3b? Поскольку v (t) = — (0.20p м / с) sin p с ^-1 t, dv / dt = a (t) =
— (0.20p ² м / с) cos п с ^-1 т. На рис. 3c мы видим, что v как функция t является отрицательной косинусной кривой с максимальным значением 0,2 (3,14) ² м / с ² примерно
равно 2 м / с ² .

Д.Примеры задач в 104 Набор задач для простого гармонического движения : 1-6,
10 и 12-16.

Потенциальная и кинетическая энергия

Энергия

Энергия — это способность выполнять работу .

Единица энергии — Дж (Джоуль), что также равно кг · м ² / с ² (килограмм-метр в квадрате на секунду в квадрате)

Энергия может быть во многих формах! Здесь мы смотрим на потенциальную энергию (PE) и кинетическую энергию (KE).

Потенциальная энергия и кинетическая энергия

Молоток:

• в поднятом состоянии имеет потенциал энергию (энергия положения или состояния)
• при падении имеет кинетическую энергию (энергия движения)

Потенциальная энергия (PE) — это

накопленная энергия из-за положения или состояния

• поднятый молот имеет PE под действием силы тяжести.
• топливо и взрывчатые вещества имеют Химический ПЭ
• витая пружина или натянутая дуга также имеют PE из-за их состояния

Кинетическая энергия (КЭ) — энергия движения

У движущегося автомобиля много кинетической энергии

От PE до KE

Эти парашютисты обладают потенциальной энергией из-за того, что они находятся высоко.
После прыжка эта потенциальная энергия
преобразуется в кинетическую энергию (и тепло) по мере того, как они ускоряются.

Гравитационная потенциальная энергия

Если PE связано с высотой объекта, тогда:

PE под действием силы тяжести = m g h

Где:

• м масса объекта (кг)
• г — «напряженность гравитационного поля» 9,8 м / с ² у поверхности Земли
• h высота (м)

Пример: Этот молоток весом 2 кг равен 0.4 м вверх. Что это такое?

PE = m g h

= 2 кг × 9,8 м / с ² × 0,4 м

= 7,84 кг · м ² / с ²

= 7,84 Дж

Кинетическая энергия

Формула:

KE = ½ м v ²

Где

• м — масса объекта (кг)
• v — скорость объекта (м / с)

Пример: Каков KE автомобиля массой 1500 кг, движущегося на пригородной скорости

14 м / с (около 50 км / ч или 30 миль в час)?

KE = ½ м v ²

KE = ½ × 1500 кг × (14 м / с) ²

KE = 147000 кг · м ² / с ²

KE = 147 кДж

Давайте удвоим скорость!

Пример: тот же автомобиль сейчас движется со скоростью

28 м / с (около 100 км / ч или 60 миль / ч)?

KE = ½ м v ²

KE = ½ × 1500 кг × (28 м / с) ²

KE = 588000 кг · м ² / с ²

KE = 588 кДж

Вау! это большой прирост энергии! Скорость по шоссе намного опаснее.

Двойной скорость и КЕ увеличивается на четыре раз. Очень важно знать

Метеорит весом 1 кг падает на Луну со скоростью 11 км / с. Сколько это KE?

KE = ½ м v ²

KE = ½ × 1 кг × (11000 м / с) ²

KE = 60 500 000 Дж

KE = 60,5 МДж

Это в 100 раз больше энергии, чем у автомобиля, движущегося по шоссе.

От PE до KE

При падении объект PE из-за силы тяжести преобразуется в KE , а также тепла из-за сопротивления воздуха.

Давай что-нибудь уроним!

Пример: Мы бросаем это яблоко весом 0,1 кг на 1 метр. С какой скоростью он ударяется о землю?

На высоте 1 м над землей его потенциальная энергия

.

PE = m g h

PE = 0,1 кг × 9,8 м / с ² × 1 м

PE = 0,98 кг · м ² / с ²

Игнорируя сопротивление воздуха (которое в любом случае мало для этого маленького падения), PE преобразуется в KE:

KE = ½ м v ²

Поменять местами и переставить:

½ м v ² = KE

v ² = 2 × KE / м

v = √ (2 × KE / м)

Теперь помещаем PE в KE и получаем:

v = √ (2 × 0.98 кг · м ² / с ² / 0,1 кг)

v = √ (19,6 м ² / с ² )

v = 4,427 … м / с

Примечание: для скорости мы можем комбинировать формулы следующим образом:

Скорость от KE:		v = √ (2 × KE / м)
Введите формулу для PE:		v = √ (2 × мг-час / м)
Отмена м / м:		v = √ (2gh)

Масса значения не имеет! Все дело в высоте и гравитации.Для нашего предыдущего примера:

v = √ (2gh)

v = √ (2 × 9,8 м / с ² × 1 м)

v = 4,427 … м / с

Сводка

Физика (потенциальная энергия и кинетическая энергия) —

Потенциальная энергия — это возможная энергия, которую объект имеет в зависимости от его положения.

Формула

Потенциальная энергия (PE) = масса * сила тяжести * высота

Как мы можем использовать эту формулу, чтобы лучше понимать движения? Давайте посмотрим на спортсменов, прыгающих с боксов и обратно…

Если мы смотрим на двух спортсменов, стоящих на одном прямоугольнике роста, мы сразу узнаем, что переменные Рост (высота прямоугольника) и Гравитация уравнения будут одинаковыми, но если вес (Масса) двух спортсменов разный, тогда должен сразу знать, что у более тяжелого будет больше ПЭ.

Аналогичный пример можно использовать для демонстрации различий в PE между двумя спортсменами одинаковой массы на разной высоте бокса. Опять же, поскольку сила тяжести такая же, как и вес (масса), мы можем сразу определить, что у спортсмена на более высоком квадрате будет большая потенциальная энергия.

Тот же спортсмен в более высоком боксе будет иметь более высокий PE (больший рост) Тот же спортсмен в меньшем боксе будет иметь более низкий PE (меньший рост).

Кинетическая энергия (KE) — это количество энергии, которое объект получает в результате движения.2

PE = Масса * Плотность * Высота

Если мы посмотрим на PE, единственное, что мы действительно можем изменить, чтобы повлиять на PE, — это высота, на которой находится объект или спортсмен. Масса (вес спортсмена) не может быть изменена, как и сила тяжести. Однако мы всегда можем поместить спортсмена на более высокий или меньший ящик, из которого он спрыгнет.

Теперь, глядя на KE, какая часть формулы PE будет влиять на скоростной аспект формулы KE? ВЫСОТА.

Чем выше расположен объект, тем дальше он должен упасть и тем с большей скоростью будет объект при контакте.Другими словами, чем выше PE, тем больше у объекта потенциал для достижения более высокого KE. Ключевое слово — потенциал. Просто потому, что PE действительно высокий, не означает, что последующее действие приведет к чрезвычайно высокому KE, но это только в том случае, если один из аспектов уравнения KE уменьшается (обычно высота).

Например, если у вас есть спортсмен, перепрыгивающий из 6-футового бокса в 4-футовый бокс, спортсмен снизит свою потенциальную энергию, уменьшив рост на 2 фута, но у вас будет это снижение PE только за счет последующего развития KE. (падение с 6 до 4 футов).Даже несмотря на то, что потенциальная энергия с 6 до 4 футов снижена, у спортсмена все равно будет потенциальная энергия.

Приземление на бокс снизит KE при ударе за счет сохранения некоторой части PE (у спортсмена все еще есть PE, пока он находится на боксе) В верхней части прыжка PE спортсмена будет самым высоким, а KE будет самым низким

Потенциальная энергия спортсмена на высоте 6 футов:

Масса (200 фунтов) * Высота (6 футов) * Гравитация 9.