00. Spis.pdf

(187 KB) Pobierz
Spis
Spis treści
Spis treści
1. Wprowadzenie ....................................................................................1-1
1.1 Istota Fizyki ................................................................................1-1
1.2 Pojęcia podstawowe....................................................................1-2
1.3 Jednostki .....................................................................................1-2
1.4 Matematyka w Fizyce .................................................................1-3
1.4.1 Modele matematyczne w fizyce........................................................... 1-3
1.4.2 Analiza wymiarowa ............................................................................. 1-4
1.4.3 Formalizm matematyczny.................................................................... 1-4
2. Ruch jednowymiarowy ......................................................................2-1
2.1 Prędkość......................................................................................2-1
2.1.1 Prędkość stała ...................................................................................... 2-1
2.1.2 Prędkość chwilowa .............................................................................. 2-1
2.1.3 Prędkość średnia .................................................................................. 2-2
2.2 Przyspieszenie.............................................................................2-3
2.2.1 Przyspieszenie jednostajne i chwilowe ................................................ 2-3
2.2.2 Ruch jednostajnie zmienny .................................................................. 2-3
3. Ruch na płaszczyźnie .........................................................................3-1
3.1 Przemieszczenie, prędkość i przyspieszenie...............................3-1
3.2 Rzut ukośny ................................................................................3-2
3.3 Ruch jednostajny po okręgu .......................................................3-4
4. Dynamika punktu materialnego .......................................................4-1
4.1 Wstęp ..........................................................................................4-1
4.2 Definicje......................................................................................4-1
4.2.1 Masa..................................................................................................... 4-1
4.2.2 Pęd ....................................................................................................... 4-2
4.2.3 Siła ....................................................................................................... 4-2
4.3 Zasady dynamiki Newtona .........................................................4-2
4.3.1 Pierwsza zasada dynamiki Newtona .................................................... 4-3
4.3.2 Druga zasada dynamiki Newtona ........................................................ 4-3
4.3.3 Trzecia zasada dynamiki Newtona....................................................... 4-4
5. Dynamika punktu materialnego II ...................................................5-1
5.1 Siły kontaktowe i tarcie ..............................................................5-1
5.1.1 Siły kontaktowe ................................................................................... 5-1
5.1.2 Tarcie ................................................................................................... 5-1
5.2 Siły bezwładności .......................................................................5-2
6. Ciążenie powszechne (grawitacja) ....................................................6-1
6.1 Prawo powszechnego ciążenia....................................................6-1
6.2 Doświadczenie Cavendisha ........................................................6-3
6.2.1 Ważenie Ziemi ..................................................................................... 6-4
6.3 Prawa Keplera ruchu planet ........................................................6-5
6.4 Ciężar ..........................................................................................6-6
6.4.1 Ciężar pozorny, masa bezwładna i masa grawitacyjna ........................ 6-6
6.5 Pole grawitacyjne........................................................................6-7
6.5.1 Pole grawitacyjne wewnątrz kuli ......................................................... 6-8
3
Spis treści
7. Praca i energia ....................................................................................7-1
7.1 Wstęp ..........................................................................................7-1
7.2 Praca wykonana przez stałą siłę..................................................7-1
7.3 Praca wykonana przez siłę zmienną ...........................................7-3
7.4 Energia kinetyczna i twierdzenie o pracy i energii.....................7-5
7.5 Moc .............................................................................................7-6
8. Zasada zachowania energii................................................................8-1
8.1 Wstęp ..........................................................................................8-1
8.2 Siły zachowawcze i niezachowawcze.........................................8-1
8.3 Energia potencjalna.....................................................................8-3
8.3.1 Energia potencjalna i potencjał pola grawitacyjnego........................... 8-5
8.4 Zasada zachowania energii .........................................................8-7
9. Zasada zachowania pędu ...................................................................9-1
9.1 Środek masy................................................................................9-1
9.2 Ruch środka masy .......................................................................9-3
9.3 Pęd układu punktów materialnych..............................................9-5
9.4 Zasada zachowania pędu ............................................................9-6
10. Zasada zachowania pędu II .............................................................10-1
10.1 Układy o zmiennej masie..........................................................10-1
10.2 Zderzenia ..................................................................................10-2
10.2.1 Wstęp ................................................................................................. 10-2
10.1.2 Zderzenia w przestrzeni jednowymiarowej ....................................... 10-3
11. Elementy szczególnej teorii względności ........................................11-1
11.1 Wstęp ........................................................................................11-1
11.1.1 Zasada względności ........................................................................... 11-1
11.1.2 Transformacja Galileusza .................................................................. 11-1
11.1.3 Dylatacja czasu .................................................................................. 11-3
11.2 Transformacja Lorentza ............................................................11-5
11.2.1 Jednoczesność.................................................................................... 11-5
11.2.2 Skrócenie długości ............................................................................. 11-6
11.2.3 Stałość przedziału czasoprzestrzennego ............................................ 11-6
11.2.4 Dodawanie prędkości......................................................................... 11-7
11.2.5 Zależność masy od prędkości ............................................................ 11-8
11.2.6 Równoważność masy i energii........................................................... 11-9
12. Ruch obrotowy..................................................................................12-1
12.1 Wstęp ........................................................................................12-1
12.2 Kinematyka ruchu obrotowego.................................................12-1
12.3 Dynamika ruchu obrotowego....................................................12-2
12.3.1 Moment siły ....................................................................................... 12-2
12.3.2 Moment pędu ..................................................................................... 12-2
12.3.3 Zachowanie momentu pędu ............................................................... 12-3
12.4 Ciała sztywne i moment bezwładności .....................................12-5
12.5 Ruch postępowo-obrotowy ciała sztywnego ............................12-6
12.6 Ruch precesyjny (bąk) ..............................................................12-8
13. Ruch drgający...................................................................................13-1
13.1 Siła harmoniczna.......................................................................13-1
4
Spis treści
13.2 Okres drgań...............................................................................13-2
13.3 Wahadła ....................................................................................13-3
13.3.1 Wahadło proste ............................................................................................. 13-3
13.3.2 Wahadło fizyczne.......................................................................................... 13-4
13.4 Energia ruchu harmonicznego prostego....................................13-5
13.5 Oscylator harmoniczny tłumiony..............................................13-7
13.5.1 Straty mocy, współczynnik dobroci................................................... 13-9
13.6 Drgania wymuszone oscylatora harmonicznego ......................13-9
13.6.1 Rezonans.......................................................................................... 13-11
13.6.2 Moc absorbowana ............................................................................ 13-12
14. Statyka i dynamika płynów .............................................................14-1
14.1 Ciśnienie i gęstość ....................................................................14-1
14.2 Zmiany ciśnienia wewnątrz nieruchomego płynu ....................14-2
14.3 Prawo Pascala i prawo Archimedesa ........................................14-3
14.4 Pomiar ciśnienia (barometr)......................................................14-4
14.5 Ogólny opis przepływu płynów ................................................14-4
14.6 Równanie Bernoulliego ............................................................14-6
14.6.1 Dynamiczna siła nośna ...................................................................... 14-7
15. Fale w ośrodkach sprężystych .........................................................15-1
15.1 Fale mechaniczne......................................................................15-1
15.2 Fale rozchodzące się w przestrzeni...........................................15-1
15.3 Rozchodzenie się fal, prędkość fal............................................15-3
15.4 Przenoszenie energii przez fale.................................................15-4
15.5 Interferencja fal.........................................................................15-5
15.6 Fale stojące ...............................................................................15-6
15.6.1 Układy drgające, przykład ................................................................. 15-6
15.7 Dudnienia - modulacja amplitudy.............................................15-7
15.8 Zjawisko Dopplera....................................................................15-8
16. Kinetyczna teoria gazów i termodynamika I .................................16-1
16.1 Prawo gazów doskonałych........................................................16-1
16.2 Temperatura ..............................................................................16-2
16.1.1 Termometry ....................................................................................... 16-3
16.3 Ekwipartycja energii .................................................................16-3
16.3.1 Zerowa zasada termodynamiki .......................................................... 16-3
16.3.2 Ekwipartycja energii .......................................................................... 16-3
16.4 Pierwsza zasada termodynamiki ...............................................16-4
16.5 Ciepło właściwe ........................................................................16-5
16.5.1 Ciepło właściwe przy stałej objętości ................................................ 16-5
16.1.2 Ciepło właściwe przy stałym ciśnieniu .............................................. 16-6
16.6 Rozprężanie izotermiczne.........................................................16-7
16.7 Rozprężanie adiabatyczne.........................................................16-7
17. Kinetyczna teoria gazów i termodynamika II ...............................17-1
17.1 Średnia droga swobodna ...........................................................17-1
17.2 Rozkład prędkości Maxwella....................................................17-2
17.3 Równanie Van der Waalsa........................................................17-3
17.4 Entropia i druga zasada termodynamiki ...................................17-4
5
Spis treści
17.4.1 Procesy odwracalne i nieodwracalne ................................................. 17-4
17.4.2 Cykl Carnota ...................................................................................... 17-4
17.4.3 Druga zasada termodynamiki............................................................. 17-5
17.4.4 Termodynamiczna skala temperatur .................................................. 17-6
17.4.5 Entropia.............................................................................................. 17-6
17.5 Stan równowagi, zjawiska transportu .......................................17-9
17.5.1 Stan równowagi ................................................................................. 17-9
17.5.2 Zjawiska transportu.......................................................................... 17-10
18. Siła elektrostatyczna ........................................................................18-1
18.1 Wstęp ........................................................................................18-1
18.2 Ładunek elektryczny.................................................................18-1
18.2.1 Kwantyzacja ładunku......................................................................... 18-1
18.2.2 Zachowanie ładunku .......................................................................... 18-1
18.3 Prawo Coulomba.......................................................................18-1
18.3.1 Zasada superpozycji........................................................................... 18-1
18.4 Pole elektryczne ........................................................................18-2
18.4.1 Linie sił.............................................................................................. 18-3
18.5 Prawo Gaussa............................................................................18-4
19. Elektrostatyka I ................................................................................19-1
19.1 Wstęp ........................................................................................19-1
19.2 Kuliste rozkłady ładunków .......................................................19-1
19.2.1 Jednorodnie naładowana sfera ........................................................... 19-1
19.2.2 Jednorodnie naładowana kula ............................................................ 19-2
19.2.3 Liniowe rozkłady ładunków............................................................... 19-3
19.2.4 Płaskie rozkłady ładunków ................................................................ 19-4
19.2.5 Powierzchnia przewodnika ................................................................ 19-5
19.3 Potencjał elektryczny ................................................................19-5
20. Elektrostatyka II ..............................................................................20-1
20.1 Obliczanie potencjału ...............................................................20-1
20.2 Pojemność.................................................................................20-2
20.3 Energia pola elektrycznego.......................................................20-2
20.4 Dielektryki ................................................................................20-3
20.4.1 Dielektryki, pogląd atomistyczny ...................................................... 20-3
20.1.2 Dielektryki - rozważania ilościowe.................................................... 20-5
20.5 Trzy wektory elektryczne .........................................................20-6
21. Prąd elektryczny i pole magnetyczne .............................................21-1
21.1 Prąd elektryczny .......................................................................21-1
21.2 Prawo Ohma .............................................................................21-2
21.2.1 Wyprowadzenie prawa Ohma ............................................................ 21-2
21.3 Straty cieplne ............................................................................21-4
21.3.1 Siła elektromotoryczna ...................................................................... 21-4
21.4 Obwody prądu stałego ..............................................................21-5
21.4.1 Prawa Kirchoffa ................................................................................. 21-5
21.5 Pole magnetyczne .....................................................................21-6
21.5.1 Siła magnetyczna ............................................................................... 21-6
21.5.2 Działanie pola magnetycznego na obwód z prądem .......................... 21-7
6
Spis treści
21.5.3 Efekt Halla ......................................................................................... 21-9
22. Pole magnetyczne, indukcja elektromagnetyczna.........................22-1
22.1 Prawo Ampera ..........................................................................22-1
22.2 Strumień magnetyczny .............................................................22-2
22.3 Przykładowe rozkłady prądów..................................................22-2
22.3.1 Pręt (przewodnik) .............................................................................. 22-2
22.3.2 Cewka (solenoid) ............................................................................... 22-3
22.3.3 Dwa przewodniki równoległe ............................................................ 22-4
22.4 Prawo Biota-Savarta .................................................................22-4
22.5 Indukcja elektromagnetyczna ...................................................22-6
22.5.1 Prawo Faradaya.................................................................................. 22-6
22.5.2 Reguła Lenza ..................................................................................... 22-6
23. Indukcja elektromagnetyczna, energia pola magnetycznego.......23-1
23.1 Indukcyjność.............................................................................23-1
23.1.1 Transformator .................................................................................... 23-1
23.1.2 Indukcyjność własna.......................................................................... 23-1
23.1.3 Indukcja wzajemna ............................................................................ 23-2
23.2 Obwody RC i RL, stałe czasowe ..............................................23-3
23.2.1 Obwód RC .......................................................................................... 23-3
23.2.2 Obwód RL .......................................................................................... 23-4
23.3 Energia a pole magnetyczne .....................................................23-6
23.4 Gęstość energii a pole magnetyczne .........................................23-6
24. Drgania elektromagnetyczne...........................................................24-1
24.1 Wstęp ........................................................................................24-1
24.2 Obwód LC.................................................................................24-1
24.3 Obwód szeregowy RLC............................................................24-2
24.3.1 Rezonans............................................................................................ 24-5
24.4Moc w obwodzie prądu zmiennego........................................................ 24-6
25. Równania Maxwella .........................................................................25-1
25.1 Podstawowe równania elektromagnetyzmu..............................25-1
25.2 Indukowane pole magnetyczne.................................................25-2
25.3 Prąd przesunięcia ......................................................................25-4
25.4 Równania Maxwella .................................................................25-5
26. Fale elektromagnetyczne .................................................................26-1
26.1 Równanie falowe ......................................................................26-1
26.2 Linie transmisyjne.....................................................................26-1
26.2.1 Kabel koncentryczny..................................................................................... 26-2
26.2.2 Pola i prądy w kablu koncentrycznym .......................................................... 26-3
26.2.3 Falowód......................................................................................................... 26-4
26.3 Wnęki rezonansowe ..................................................................26-4
26.4 Promieniowanie ........................................................................26-6
26.5 Wektor Poyntinga .....................................................................26-7
27. Optyka geometryczna i falowa........................................................27-1
27.1 Wstęp ........................................................................................27-1
27.1.1 Odbicie i załamanie............................................................................ 27-1
27.1.2 Zasada Fermata .................................................................................. 27-1
7
Zgłoś jeśli naruszono regulamin