Fizyka_modul_01.pdf

(2173 KB) Pobierz
Fizyka dla Inżynierów
FIZYKA
dla
INŻYNIERÓW
Zbigniew Kąkol
Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej
Akademia Górniczo-Hutnicza
Kraków 2006
Spis treści
2
7 Praca i energia ............................................................................................................. 66
7.1 Praca wykonana przez siłę stałą.......................................................................... 66
7.2 Praca wykonana przez siłę zmienną.................................................................... 68
7.3 Energia kinetyczna .............................................................................................. 71
7.4 Moc...................................................................................................................... 72
8 Zasada zachowania energii.......................................................................................... 74
8.1 Siły zachowawcze i niezachowawcze ................................................................. 74
8.2 Energia potencjalna ............................................................................................. 77
8.2.1 Energia potencjalna i potencjał pola grawitacyjnego .................................. 80
8.3 Zasada zachowania energii.................................................................................. 82
9 Zasada zachowania pędu ............................................................................................. 86
9.1 Środek masy ........................................................................................................ 86
9.2 Ruch środka masy................................................................................................ 87
9.3 Pęd układu punktów materialnych ...................................................................... 89
9.4 Zasada zachowania pędu ..................................................................................... 90
10 Zderzenia ................................................................................................................. 92
10.1 Zderzenia w przestrzeni jednowymiarowej......................................................... 92
10.2 Zderzenia na płaszczyźnie ................................................................................... 95
Podsumowanie..................................................................................................................... 98
Materiały dodatkowe do Modułu II..................................................................................... 99
II. 1. Energia kinetyczna w układzie środka masy....................................................... 99
II. 2. Układy o zmiennej masie .................................................................................. 100
Rozwiązania ćwiczeń z modułu II..................................................................................... 102
Test II................................................................................................................................. 107
11 Ruch obrotowy ...................................................................................................... 110
11.1 Kinematyka ruchu obrotowego ......................................................................... 110
11.2 Dynamika punktu materialnego......................................................................... 112
11.2.1 Moment pędu............................................................................................. 113
11.2.2 Zachowanie momentu pędu....................................................................... 114
11.3 Ciało sztywne i moment bezwładności ............................................................. 115
11.4 Ruch obrotowo-postępowy................................................................................ 117
12 Ruch drgający ........................................................................................................ 120
12.1 Siła harmoniczna, drgania swobodne ................................................................ 120
12.2 Wahadła ............................................................................................................. 122
12.2.1 Wahadło proste .......................................................................................... 122
12.2.2 Wahadło fizyczne ...................................................................................... 124
12.3 Energia ruchu harmonicznego prostego ............................................................ 125
12.4 Oscylator harmoniczny tłumiony ...................................................................... 127
12.4.1 Straty mocy, współczynnik dobroci .......................................................... 129
12.5 Drgania wymuszone oscylatora harmonicznego ............................................... 130
3
12.5.1 Rezonans.................................................................................................... 132
12.6 Składanie drgań harmonicznych........................................................................ 133
12.6.1 Składanie drgań równoległych .................................................................. 133
12.6.2 Składanie drgań prostopadłych.................................................................. 135
Podsumowanie................................................................................................................... 136
Materiały dodatkowe do Modułu III ................................................................................. 137
III. 1. Ruch przyspieszony po okręgu...................................................................... 137
III. 2. Obliczanie momentu bezwładności - przykład.............................................. 138
III. 3. Ruch precesyjny (bąk) ................................................................................... 139
III. 4. Równanie ruchu harmonicznego tłumionego ................................................ 141
III. 5. Amplituda i faza w ruchu harmonicznym wymuszonym.............................. 142
III. 6. Moc absorbowana przez oscylator ................................................................ 143
III. 7. Składanie drgań metodą wektorową.............................................................. 144
Rozwiązania ćwiczeń z modułu III ................................................................................... 146
Test III ............................................................................................................................... 149
13 Fale w ośrodkach sprężystych ............................................................................... 152
13.1 Fale mechaniczne .............................................................................................. 152
13.1.1 Rodzaje fal................................................................................................. 152
13.2 Rozchodzenie się fal w przestrzeni ................................................................... 155
13.3 Prędkość rozchodzenia się fal, równanie falowe............................................... 157
13.4 Przenoszenie energii przez fale ......................................................................... 159
13.5 Interferencja fal, fale stojące ............................................................................. 160
13.5.1 Fale stojące ................................................................................................ 161
13.6 Analiza fal złożonych ........................................................................................ 162
13.7 Dudnienia, modulacja amplitudy....................................................................... 164
13.8 Zjawisko Dopplera ............................................................................................ 166
14 Statyka i dynamika płynów ................................................................................... 169
14.1 Ciśnienie i gęstość............................................................................................. 169
14.2 Ciśnienie wewnątrz nieruchomego płynu ......................................................... 170
14.2.1 Pomiar ciśnienia (barometr) ...................................................................... 171
14.3 Prawo Pascala i prawo Archimedesa................................................................. 172
14.4 Ogólny opis przepływu płynów......................................................................... 174
14.5 Równanie Bernoulliego ..................................................................................... 176
14.6 Dynamiczna siła nośna ...................................................................................... 180
Podsumowanie................................................................................................................... 181
Materiały dodatkowe do Modułu IV ................................................................................. 182
IV. 1. Prędkość grupowa ......................................................................................... 182
IV. 2. Prędkość fal w naprężonym sznurze (strunie)............................................... 183
Rozwiązania ćwiczeń z modułu IV ................................................................................... 185
Test IV ............................................................................................................................... 188
15 Kinetyczna teoria gazów i termodynamika I ......................................................... 190
15.1 Ciśnienie gazu doskonałego .............................................................................. 190
15.2 Temperatura, równanie stanu gazu doskonałego............................................... 193
15.2.1 Zerowa zasada termodynamiki.................................................................. 193
15.2.2 Kinetyczna interpretacja temperatury........................................................ 193
15.2.3 Równanie stanu gazu doskonałego............................................................ 193
4
15.2.4 Pomiar temperatury, skale temperatur....................................................... 194
15.3 Ekwipartycja energii.......................................................................................... 195
15.4 Pierwsza zasada termodynamiki........................................................................ 197
15.5 Ciepło właściwe................................................................................................. 199
15.5.1 Ciepło właściwe przy stałej objętości........................................................ 199
15.5.2 Ciepło właściwe przy stałym ciśnieniu ..................................................... 201
15.6 Rozprężanie izotermiczne i adiabatyczne.......................................................... 202
15.6.1 Rozprężanie izotermiczne.......................................................................... 202
15.6.2 Rozprężanie adiabatyczne ......................................................................... 202
16 Kinetyczna teoria gazów i termodynamika II........................................................ 204
16.1 Średnia droga swobodna.................................................................................... 204
16.2 Rozkład Maxwella prędkości cząsteczek .......................................................... 205
16.3 Równanie stanu Van der Waalsa ....................................................................... 207
16.4 Procesy odwracalne i nieodwracalne, cykl Carnota .......................................... 208
16.4.1 Procesy odwracalne i nieodwracalne......................................................... 208
16.4.2 Cykl Carnota.............................................................................................. 209
16.5 Entropia i druga zasada termodynamiki ............................................................ 211
16.5.1 Termodynamiczna skala temperatur.......................................................... 212
16.5.2 Entropia ..................................................................................................... 212
16.5.3 Entropia a nieuporządkowanie .................................................................. 214
16.6 Stany równowagi, zjawiska transportu.............................................................. 215
16.6.1 Stany równowagi ....................................................................................... 215
16.6.2 Zjawiska transportu ................................................................................... 216
Podsumowanie................................................................................................................... 218
Materiały dodatkowe do Modułu V .................................................................................. 220
V. 1. Rotacyjne i wibracyjne stopnie swobody cząsteczki wodoru ........................... 220
V. 2. Równanie Poissona dla przemiany adiabatycznej ............................................. 220
V. 3. Sprawność silnika Carnota ................................................................................ 221
V. 4. Sprawność silników cieplnych .......................................................................... 223
V. 5. Przepływ ciepła ................................................................................................. 224
Rozwiązania ćwiczeń z modułu V .................................................................................... 225
Test V ................................................................................................................................ 227
17 Pole elektryczne..................................................................................................... 229
17.1 Ładunek elektryczny ......................................................................................... 229
17.1.1 Kwantyzacja ładunku ................................................................................ 229
17.1.2 Zachowanie ładunku.................................................................................. 229
17.2 Prawo Coulomba ............................................................................................... 229
17.2.1 Zasada superpozycji .................................................................................. 231
17.3 Pole elektryczne................................................................................................. 232
18 Prawo Gaussa ........................................................................................................ 235
18.1 Strumień pola elektrycznego ............................................................................. 235
18.2 Prawo Gaussa .................................................................................................... 237
18.3 Przykłady zastosowania prawa Gaussa I ........................................................... 238
18.3.1 Izolowany przewodnik .............................................................................. 238
18.3.2 Kuliste rozkłady ładunków - jednorodnie naładowana sfera..................... 239
18.3.3 Kuliste rozkłady ładunków - jednorodnie naładowana kula ..................... 239
5

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin