Fizikos konspektas (Fizika 1)Pagrindiniai vienetai, jų etalonai, standartai, apibrėžimai Žymėjimas Matavimo vnt. Etalonas (kaip nustatoma)Masė m kg Cilindriukas Platina(90%)+Iridis, kurio d = 30mm, h= 30mm, kopijos paklaida 2*10-9 kgIlgis l m I. iš atominio spinduliavimo: 1m= 1650763,73 , -vakuume spinduliuoja Kriptono atomas, kai elektronas peršoka iš 5d5 į 2p10 , paklaida – 5*10-9mII. iš šviesos plitimo greičio vakuume 1m per t= 1/299792458sLaikas t s Iš spinduliavimo dažnio: 1s= 9192631770 T0, kurį spinduliuoja , vykstant elektronų šuoliui tarp dviejų supersmulkiosios energetinės struktūros lygmenų, šio izotopo pagrindiniame elektrono būvyje, paklaida 1*10-11sSrovės stipris I A Amperas- toks nuolatinės srovės stipris, kuriai tekant 2 be galo ilgias, lygiagrečiais, esančiais vakuume, l. Mažo skersmens, nutolusių per 1m, ir kiekvieną 1m laido veikia F= 2*10-7NTemperatūra T K Iš vandens trigubo taško temp., T= 273,16K, P= 609Pa, 1K= 1/273,16TMedžiagos kiekis N molis Medžiagos kiekis, kuriame yra tiek dalelių, kiek jų telpa 12-oje gramų 6C12 ,NA= 6,023*1023mol-1Šviesos stipris cd (kandela) Tokios energijos galia – 1/683W, kurią spinduliuoja mono chromatinės šviesos šaltinis = 5,4*1014Hz 1srad kampu
Erdvinis kampas srad Toks kampas, kuris iškerpa rutulyje skiautę, lygią rutulio spinduliui kvadratu kart S. 1srad= SR2.(sfera= 4 srad)
Kampas rad Toks kampas, kurio lanko ilgis= R (apskritimo ilgyje 2 rad)
Sąveikos gamtojeSąveikos pav. Šaltiniai Santykinis stipris Veikimo nuotolis1. Gravitacinė Tarp baigtinės masės kūnų 10-38 Tolisiekė2. Elektromagnetinė Tarp įelektrintų kūnų arba elektringųjų dalelių 10-2 Tolisiekė3. Stiprioji Nukleonų (n,p) 1 Artisiekė (10-5m)4. Silpnoji Tarp lengvųjų elementariųjų dalelių (pozitronai, elektronai) 10-15 ArtisiekėSąveikos matas yra jėga. 1 Niutono dėsnis, 1N= 1kg*1m/s2Masė – kūno savybė – kūno inertiškumo matas. Reliatyvistinė masė: , m0 – masė rimties būsenoje.Visuotinės traukos dėsnis: ,G= 6,672*10-11Nm2/kg2 Gravitacinio lauko stipris: , ,
Vienalytis laukas – laukas, kurio stiprumas visuose erdvės taškuose vienodas.Centrinis laukas – toks laukas, kai jo visų taškų stiprumo vektorių krypčių tiesės susikerta viename taške.Laukų superpozicijos principas galioja ir gravitaciniam laukui.Gravitacinio lauko sąveikos potencinė energija, Gravitacinio lauko potencialas, gravitacinio lauko jėgų darbas
Darbas – energijos perdavimo forma – tvarkingo judėjimo energijos perdavimo būdas.
Gravitacinio lauko jėgos darbas: , Darbas, perkeliant kūną: Gravitacinio lauko darbas priklauso tik nuo kūno padėties, bet nepriklauso nuo perkėlimo trajektorijos.Jėgos, kurių atliekamas darbas nepriklauso nuo trajektorijos pobūdžio, o priklauso tik nuo pradinės ir galinės padėties vadinamos konservatyviomis jėgomis. Tokios yra gravitacinio lauko jėgos.Išvada:Konservatyviųjų jėgų darbas uždarame kontūre yra lygus 0.Vektoriaus cirkuliacija – dviejų vektorių integralas uždarame kontūre.Išvados:1. Gravitacijos lauko stiprio vektoriaus cirkuliacija = 0. 2. Gravitacinės sąveikos jėgos vektoriaus cirkuliacija = 0.Gravitacijos lauko potencinė energija. Potencialas
, Potencinės energijos sumažėjimas: , Gravitacijos lauko potencinė energija:
Ryšys tarp potencialų ir lauko stiprio
Gravitacinio lauko potencialas: Atstojamojo lauko potencialas lygus visų potencialų sumai.Gravitacijos lauko charakteristikos: Gravitacinio lauko stipris g, gravitacinio lauko potencialas. Gravitacinio lauko stipris – dydis, kuris nusako potencialo pokytį ilgio vienete, poslinkio kryptimi, gravitaciniame lauke.
Žemės traukos laukas ir jo potencinė energija , Elektromagnetinė sąveika. Jos charakteristikos ir dėsniai
Elektrostatinė sąveika (elektrinis laukas) – sąveika tarp nejudančių elektros krūvių.Magnetinė (magnetinis laukas) – sąveika tarp judančių elektros krūvių (arba srovių)Elektrostatinė sąveika Magnetinė sąveika Vienodos krypties jėgos traukia viena kitą. , (dialektinė skvarba) Magnetinė skvarba Elektrinį lauką charakterizuoja lauko stipris ir magnetinė indukcija. , elektrinio lauko stipris, nukreiptas jėgos veikimo kryptimi kai veikia be galo ilgą laidininką, kryptis nustatoma pagal dešinės rankos taisyklę. [T]=N/Am
Baigtinio ilgio laidininkui: , Apskritiminės apvijos: Solenoido: , ,Magnetinio lauko jėgų linijos elektrinio lauko jėga veikianti krūvį Lorenco jėgos veikimo kryptis teigiamiem krūviam nustatoma pagal kairės rankos taisyklę.Laidininką magnetiniame lauke veikia Ampero jėga Bio-Savaro-Laplaso dėsnis: Elektrinis ir magnetinis srautai
Vektoriaus srautas – suminis lauko stipris per tam tikrą paviršių. , , [ ]= WbGauso dėsnis: Darbas perkeliant krūvį elektriniame lauke. Elektrinio lauko potencinė energija, potencialas
Elektrinio lauko potencialas , , [ ]= V (1J/1C) , Darbas perkeliant uždaru kontūru lygus 0. Elektrinio lauko stiprumo vektoriaus cirkuliacija uždaru kontūru =0Darbas, atliekamas perkeliant laidininką magnetiniame lauke:
Magnetinės indukcijos vektoriaus cirkuliacija uždaru kontūru Pilnutinės srovės dėsnis –
Kietųjų kūnų sukamasis judėjimas, charakteristikos ir dėsniaiSukamasis judėjimas – judėjimas, kai judant kūnui, kūno dalys laikui bėgant niekur nenutolsta.Jėgos momentas , kryptis pagal dešinio sraigto taisyklę.Sukamąjį judėjimą charakterizuoja:1) Jėgos momentas 2) Impulso momentas (L)L= rmv Impulso momento kryptis nustatoma pagal dešinės rankos taisyklę: pirštai – judėjimo greičio kryptis, nykštys – L. Inercijos momentas I= mr2Kūno inertiškumo matas sukamajame judėjime yra jo inercijos momentas. Apskritimo: ; Rutulio: Šteinerio teorema: Kūno inercijos momentas bet kokios sukimosi ašies atžvilgiu yra lygus inercijos momentui to kūno, einančio per jo masės centrą ašies atžvilgiu, bei atstumo iki ašies kvadrato ir masės sandaugos sumai.
, kampinis pagreitis, kryptis sutampa su jėgos momento kryptimi.Impulso momento tvermės dėsnis: Uždaroje sistemoje kūno impulso momentas – pastovus dydis.Svyruojamas kūnų judėjimasHarmoniniai svyravimai: , ciklinis dažnis , , , , , Laisvieji neslopinamieji svyravimai , Slopinamieji svyravimai: , , , , Priverstiniai svyravimai: , ,Statinė deformacija- ,
Svyravimų sudėtisViskas kaip ir harmoniniuose svyravimuose Kai , tai koherentiniai svyravimai.1) , tai
2) , tai Tarpusavyje statmeni svyravimai1) Kai , tai 2) Kai bet koks, tai 3) Kai , taiLisažų figūros (žiūr. pas save sąsv. )
Bangos tamprioje aplinkoje.Garsas
Bet kokio sužadinimo plitimas erdvėje yra banga. ilgis,Skersinės bangos tokios, kurių plitimo kryptis sutampa su dalelių judėjimo kryptim. Pvz. Akustinės bangos kietuosiuose kūnuose.Bangų sklidimo greitis priklauso tik nuo aplinkos savybių.Ore ir dujose , Cp – molinė šiluma, Cv – izobarinė ir izochorinė molinė šilumaKietuosiuose kūnuose , E- tamprumo (Jungo modulis)
Garso intensyvumas I= [W/m2], , ,Girdimumo riba , skausmingumo riba Garso stiprumo lygis: , matuojamas Belais. Tembras – tam tikras garso atspalvis. Toninis garsas – kai yra vienas pagrindinis dažnis.
Ultragarsas, jo panaudojimas, generavimo būdai
Tai bangos, kurių dažnis didesnis už 20kHz. Panaudojamas: ultragarsinė echoskopija, ultragarsinės staklės, aliuminio litavimui, valymo įrenginiuose, medicinoje (echoskopija), ultragarsinė lokacija ir ryšys vandenyje.Generavimo būdai:Atvirkštinis pjezo efektas , magnetostrikcinis efektas.Ultragarsas ore plinta blogai, skysčiuose gerai. Stovinčios bangos susidaro, kai kelyje sutikusi kliūtį atsispindi. .Stovinti banga energijos neperneša.Molekulinės fizikos ir termodinamikos pagrindaiDujų molio tūris Vm = 22,4dm3 , molių skaičius Klapeirono-Mendelejevo lygtis: , R=8.31 J/(mol*K) – universalioji dujų konstanta., Bolcmano konstanta K= 1,38*10-23 J/K. , , Impulsą, kurį įgauna sienelė: , Slėgis, kurį sąlygoja molekulės, atsitrenkusios į sienelę , Dujų molekulių greičiai , , Maksvelio dėsnis , , Barometrinė formulė , , Bolcmano dėsnis: Molekulių vidutinis laisvasis lėkis – tai atstumas, kurį molekulė laisvai pralekia nuo vieno susidūrimo iki kito. , -vidutinis susidūrimų skaičius. Kai viena molekulė: , kai juda visos molekulės ; ; Difuzijos srautas: Dujų klampaDujų klampos koeficientas: Šilumos laidumas , , šilumos laidumo koeficientas [J/(sm2K)]
, -vidinės trinties koeficientas, = [W/mK]= [J/sm2K]Sistemos vidinė energija,šiluma ir darbasŠiluma yra vidinės energijos perdavimo būdas, darbas – tvarkingo sistemos judėjimo energijos perdavimo būdas.
Vidinė energija: atomų chaotinio judėjimo, atomo sąveikos potencinė, atomų virpėjimo molekulėse arba kristalinėje gardelėje kinetinė ir potencinė energija, atomo elektroninių sluoksnių ir branduolio energija.Pirmas termodinamikos dėsnis: Sistemai suteiktas šilumos kiekis sunaudojamas sistemos vidinei energijai didinti ir darbui prieš išorines jėgas atlikti.Kūno šiluminė talpa: , Kūno savitoji šiluma: ; Molinė šiluma: , IzoprocesaiIzochorinis procesas: V= const, , Izobarinis procesas: p= const, , – darbas izobariniame procese, – universalioji dujų konstanta yra atsitiktinis skaičius, skaitine reikšme lygus darbui izobariniame procese, kurį atlieka besiplėsdamas vienas dujų molis, kai temp. Pakinta 1-u kelvinu. Majerio lygtis: , , Izoterminis procesas: T= const, Adiabatinis procesas:toks, kurio metu nevyksta šilumos pasikeitimo su aplinka. I t.d. , , Puasono (adiabatės) lygtis: Vienatomių, dviatomių ir daugiaatomių dujų molinės šilumosCv – parodo kiek reikia suteikti 1mol medžiagos šilumos, temperatūrai pakelti 1K.Vienatomėm dujom: , .Kiekvienam laisvės laipsniui (i) tenka 0,5kT energijos. Vienatomių i= 3, dviatomių i= 5 (3 slenkamojo jud + 2 sukamojo), triatomių i= 6. Naudingo veikimo koeficientas: II termodinamikos dėsnis: Vykstant bet kokiems procesams makroskopinėje sistemoje, sistema savaime negali pereiti iš būsenos su didesne tikimybe į būseną su mažesne. Galutinė sistemos būsena visada bus arba su didesne arba su tokia pat tikimybe kaip ir buvo. (Šiluma savaiminiu būdu neperduodama iš kūno su mažesne temp. kūnam su didesne temp.)Realiosios dujosIdealiose (1 mol): , realiose Vander-Valso (molekulės savasis tūris): , dujų laisvasis tūris ; – vienam moliui, -bet kokiam molių sk., , , ,