Основные законы и формулы физики

1АнтиМВХиР  v. 950419

 

 

  2О С Н О В Н Ы Е    Ф О Р М У Л Ы    И    З А К О Н Ы 0     2Ф И З И К И

 

 

 

                                3МЕХАНИКА

 

 

 2Упругие деформации.

 

      1Закон Гука 0:  21 0) при малых деформациях сила упругости пропорциональна

абсолютной деформации и направлена противоположно смещению.

 

     F 4упр 0 = -k 7D 0l

 

     [k] = Н 7/ 0м,  жесткость такого тела, при деформации которого на 1 м

возникает сила упругости, равная 1 Н.

         Коэффициент жесткости численно равен силе упругости, возника-

ющей в теле при единичном смещении.

 

                  22 0) при малых деформациях напряжение  7s 0 прямо пропорци-

онально относительному удлиннению 7 e 0.

 

      7s 0 = E 7e 0,

 

         E - модуль Юнга, численно равен такому механическому нап-

                          ряжению, когда  относительное  удлннение

                          равно 1 (длина тела увеличилась в 2 раза)

                 [E] = Н 7/ 0м 52 0 = Па,

          7s 0 = F 7/ 0S, механическое напряжение

                 [ 7s 0] = Па,

          7e 0 =  7D 0l 7/ 0l, относительное смещение.

 

 2Расширение тел при нагревании.

 

     l = l 40 0(1+ 7b 0t),

 

          7b 0 = 7 D 0l 7/ 0l 40 7D 0t, температурный коэффициент линейного расширения;

                      показывает, на  сколько  меняется длина тела при

                      нагревании на 1 5O

                 [ 7b 0] = К 5-1 0,

         l = l 40 0 +  7D 0l,

         l 40 0 - длина тела при 0 5O 0C.

 

 

 

                    3МОЛЕКУЛЯРНАЯ КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ

 

 

 2Основные положения МКТ.

 

     N 4A 0  7~ 0 6*10 523 0 моль 5-1

 

      7n 0 = N 7/ 0N 4A

 

     Основное уравнение МКТ :  p = F 7/ 0S = 1 7/ 03*m 40 0n 7v 52 4средняя

 

     p = 2 7/ 03*nE 4средняя 0,  E 4средняя 0 = m 40 7v 52 4средняя 7/ 02

.


 2Температура.

 

     pV 7/ 0N = kT

 

         k = 1.38*10 5-23 0 Дж 7/ 0К, постоянная Больцмана

 

     E 4средняя 0 = 3 7/ 02*kT

 

     p = nkT

                                                   7|\\\\\\

     Средняя квадратичная скорость : 7  v 4средняя 0 = 7 ? 0 3kT 7/ 0m 40

 

 2Уравнение состояния идеального газа.

 

     pV = m 7/ 0M*RT

 

         R = 8.31 Дж 7/ 0(моль*К), универсальная газовая постоянная

 

     Уравнение Менделеева-Клапейрона :  p 41 0V 41 7/ 0T 41 0 = p 42 0V 42 7/ 0T 42 0 = const

 

 2Экспериментальные газовые законы.

 

      1Закон Бойля-Мариотта (изотермический процесс) 0:

         для идеального газа данной массы произведение давления на его

         объем постоянно, если температура газа не меняется.

         T = const, pV = const

 

      1Закон Гей-Люссака (изобарный процесс) 0:

         для идеального  газа данной массы отношение объема к абсолют-

         ной температуре постоянно, если давление газа не меняется.

         p = const, V 7/ 0T = const

 

      1Закон Шарля (изохорный процесс) 0:

         для идеального газа данной массы отношение давления  к  абсо-

         лютной температуре постоянно, если объем газа не меняется.

         V = const, p 7/ 0T = const

 

 2Внутренняя энергия 0  2идеального газа.

 

     U = N*E 4средняя полная

 

         N = mN 4A 7/ 0M

 

         E 4средняя полная 0 = ikT 7/ 02

 

     U = mN 4A 7/ 0M*ikT 7/ 02 = imRT 7/ 02M

 

      7D 0U = i 7/ 02*m 7/ 0M*R 7D 0T

 

 2Теплота и работа.

 

      1Работа 0 - это мера превращения энергии в механике.

 

     A = Flcos 7a

 

     В изобарном процессе  A 4изобар 0 = p 7D 0V

.


     Q = cm 7D 0T

 

         c -  1удельная теплоемкость 0 - количество теплоты, которое полу-

             чает  или отдает 1 кг вещества при изменении его темпера-

             туры на 1 К

 

     Q 4п 0 = rm

 

         r -  1удельная теплота парообразования 0  -  количество  теплоты,

             необходимое  для  превращения  при постоянной температуре

             1 кг жидкости в пар

 

     Q 4пл 0 = 7 l 0m

 

          7l 0 -  1удельная теплота 0  1плавления 0 - количество теплоты,  необхо-

             димое  для превращения 1 кг кристаллического вещества при

             температуре плавления в жидкость той же температуры

 

 2Физический смысл универсальной газовой постоянной.

 

     p 7D 0V = m 7/ 0M*R 7D 0T

 

         A 4изобар 0 = m 7/ 0M*R 7D 0T

 

      1Универсальная газовая постоянная 0 численно равна работе,  соверша-

емой 1 молем идеального газа при изобарном нагревании на 1 К.

 

 2Первый закон термодинамики.

 

     Изменение внутренней  энергии  системы  при переходе ее из одного

состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества  тепло-

ты, переданного системе.

 

      7D 0U = A + Q

 

 2Коэффициент полезного действия теплового двигателя.

 

      1КПД теплового двигателя 0 - это отношение работы,  совершаемой дви-

гателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя.

 

      7h 0 = A 41 7/ 0Q 41 0 = (Q 41 0-Q 42 0) 7/ 0Q 41 0 = 1-Q 42 7/ 0Q 41

 

         Q 41 0 - количество теплоты, полученное от нагревателя,

         Q 42 0 - количество теплоты, отданное холодильнику.

 

      7h 4max 0 = (T 41 0-T 42 0) 7/ 0T 41

 

         T 41 0 - температура нагревателя,

         T 42 0 - температура холодильника.

.


                             3ЭЛЕКТРОСТАТИКА

 

 

 2Электрический заряд.

 

      1Электрический заряд 0 - это свойство тел,  проявляющееся в их  спо-

собности взаимодействовать с внешним электрическим полем.

 

     [q] = Кл = А*с

 

      1Кулон 0 - это заряд, который проходит через поперечное сечение про-

водника при токе 1 А за 1 с.

 

     q 4e 0 = 1.6*10 5-19 0 Кл

 

      1Закон Кулона 0: сила взаимодействия двух точечных неподвижных заря-

женных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей  заря-

дов, обратно  пропорциональна квадрату расстояния между ними и направ-

лена вдоль прямой, соединяющей центры зарядов.

 

     F = Kq 41 0q 42 7/ 0r 52

 

         K = 9*10 59 0 Н*м 52 7/ 0Кл 52

 

     F = q 41 0q 42 7/ 04 7pee 40 0r 52

 

          7e 0 = F 4вакуума 7/ 0F 4диэлектрика 0, относительная диэлектрическая про-

                                    ницаемость,

         7e 40 0 = 8.8*10 5-12 0 Кл 52 7/ 0Н*м 52 0, электрическая постоянная.

 

 2Напряженность электростатического поля.

 

      1Электростатическое поле 0 - особый вид материи, создается неподвиж-

ными электрическими зарядами.  Характерный признак - сила, действующая

на неподвижный заряд.

 

      1Напряженность электростатического  поля 0 - силовая характеристика,

векторная величина,  по величине и по направлению совпадающая с силой,

действующей на единичный положительный точечный заряд.

 

     E = F 7/ 0q

 

         [E] = Н 7/ 0Кл

 

     E = kq 7/ 0r 52 0 = q 7/ 04 7pee 40 0r 52

 

 2Разность потенциалов.

 

     W 4p 0 = qEd, потенциальная энергия заряда в однородном электростати-

               ческом поле

 

      1Потенциал электрического поля 0 - это отношение потенциальной энер-

гии заряда в поле к этому заряду.

 

      7f 0 = W 4p 7/ 0q = Ed

.


     U = A 7/ 0q

 

     [U] = Дж 7/ 0Кл = В

 

      1Вольт 0 - напряжение между двумя такими точками электростатического

поля,  при перемещении между которыми заряда в 1 Кл совершается работа

в 1 Дж.

 

      1Электрон-вольт 0 -  энергия,  которую приобретает электрон,  пройдя

разность потенциалов в 1 В.

 

     1 э.В. = 1.6*10 5-19 0 Дж

 

     E = U 7/ 0d

 

     [E] = В 7/ 0м

 

 2Конденсаторы.

 

     Энергия заряженного конденсатора:  W = q 41 0E 42 0d,

         где  q 41 0 - заряд 1 пластины,

              E 42 0 - напряженность, созданная 2 пластиной,

               d - расстояние (вдоль силовых линий).

 

     W = qEd = qU 7/ 02 = CU 52 7/ 02 = q 52 7/ 02C

 

      1Плотность энергии 0 - это энергия в единице объема.

 

     w = W 7/ 0V = 7 ee 40 0E 52 7/ 02

         где   7e 40 0 - электрическая постоянная.

 

 

 

                           3ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

 

 

      1Электрический ток 0 - это направленное движение заряженных частиц.

 

     I = q 7/ 0t

 

     I = 7 D 0q 7/D 0t = q`

 

      1Сила тока 0 определяется зарядом, проходящим через поперечное сече-

ние проводника за единицу времени.

 

     R = U 7/ 0I

 

     [R] = В 7/ 0А = Ом

 

     1  1Ом 0 - сопротивление такого проводника,  в котором при напряжении

1 В возникает сила тока в 1 А.

 

 2Работа и мощность тока.

 

     Закон Джоуля-Ленца:  Q = I 52 0Rt

 

     Если работа тока превращается только в тепло:  Q = IUt = U 52 0t 7/ 0R

 

     A  4тока полная 0 = IUt

.


 2Зависимость сопротивления от температуры.

     R = 7 r 0l 7/ 0S

 

      7r 0 - удельное сопротивление,

         численно равно  сопротивлению проводника,  имеющего единичную

длину и единичное сечение; зависит только от материала и температуры.

 

     [ 7r 0] = Ом*м

 

         R-R 40 7/ 0R 40 0 = 7 a 0t

 

              7a 0 = R-R 40 7/ 0R 40 0t

 

              7a 0 - температурный коэффициент сопротивления,

                 численно равен относительному изменению сопротивления

                 проводника при нагревании на 1 K.

             [ 7a 0] = K 5-1

 

         R = R 40 0(1+ 7a 0t)

 

          7r  0=  7r 40 0(1+ 7a 0t),   7r 40 0 - удельное сопротивление при 0 5O 0C

 

 

 

                               3МАГНЕТИЗМ

 

 

      1Магнитное поле 0 - особый вид материи, создается движущимися элект-

рическими зарядами или  меняющимся  электрическим  полем.  Характерный

признак - сила, действующая на движущийся заряд.

 

      1Индукция магнитного  поля 0 - силовая характеристика магнитного по-

ля, модуль которой равен отношению максимальной силы,  действующей  со

стороны магнитного поля на прямолинейный участок проводника с током, к

произведению силы тока на активную длину проводника,  а вектор направ-

лен перпендикулярно плоскости, в которой лежит длина проводника и мак-

симальная сила Ампера.

 

     B = F 4Amax 7/ 0Il = [Н] 7/ 0[А][м] = [Тл]

 

    1Тесла 0 - это индукция такого магнитного поля, в котором на проводник

с током 1 А и активной длиной 1 м действует максимальная сила в 1 Н.

 

     F 4A 0 = BIlsin 7a 0,   7a 0 = B^l,

 

     F 4Л 0 = qB 7v 0sin 7a 0, 7  a 0 =  7v 0^B

 

         R = m 7v/ 0qB

 

         T = 2 7p 0m 7/ 0qB

 

         m = qB 52 0R 52 7/ 02U