Cyfroteka.pl

klikaj i czytaj online

Cyfro
Czytomierz
00321 009287 15552178 na godz. na dobę w sumie
Encyklopedia Fizyki - ebook/pdf
Encyklopedia Fizyki - ebook/pdf
Autor: Liczba stron: 494
Wydawca: Self Publishing Język publikacji: polski
ISBN: 978-83-272-3658-6 Data wydania:
Lektor:
Kategoria: ebooki >> naukowe i akademickie >> encyklopedie
Porównaj ceny (książka, ebook (-8%), audiobook).

Encyklopedia zawiera (około 1600 haseł oraz 500 kolorowych rysunków):

• definicje podstawowych pojęć fizyki

• prawa fizyki

• wzory i wykresy

• jednostki

• poglądowe ilustracje pojęć i praw

• przykłady

• ciekawostki

• notki biograficzne

• informacje dotyczące historii fizyki

• propozycje wykonania doświadczeń

• komentarze

• adresy stron internetowych

• angielskie odpowiedniki polskich nazw

Dla kogo przeznaczona jest Encyklopedia?

Informacje podane w Encyklopedii zostały tak dobrane i sformułowane, aby mogli z nich korzystać:

• uczniowie starszych klas gimnazjalnych i licealiści,

• wszyscy czytelnicy, niezależnie od kierunku ich wykształcenia, którzy chcą dowiedzieć się jakie problemy są przedmiotem badań współczesnej fizyki,

• czytelnicy szczególnie zainteresowani fizyką, jej historią i metodologią.

Cele

Głównym celem Encyklopedii jest wykazanie, że

• fizyka to nie tylko wzory, wykresy, prawa, hipotezy i teorie, ale przede wszystkim tworzący ją ludzie,

• fizyka stanowi poligon logicznego i precyzyjnego myślenia,

• fizyka uczy nas pokory wobec ogromu wszechświata,

• fizyka uświadamia nam wielka rolę osiągnięć poprzednich pokoleń w powstawaniu nowych teorii; na przykład: gdyby nie było Kopernika, Galileusza, Keplera, Newtona i innych myślicieli, to nie powstałaby teoria względności Einsteina.

 

Znajdź podobne książki Ostatnio czytane w tej kategorii

Darmowy fragment publikacji:

Zbigniew Osiak ENCYKLOPEDIA FIZYKI 1 2 Zbigniew Osiak (Tekst) EҭCYKLOPEDIA FIZYKI Małgorzata Osiak (Ilustracje) 3 © Copyright 2012, 2014 by Zbigniew Osiak (text) and Małgorzata Osiak (illustrations) Wszelkie prawa zastrzeżone. Rozpowszechnianie i kopiowanie całości lub części publikacji zabronione bez pisemnej zgody autora tekstu i autorki ilustracji. Portret autora zamieszczony na okładkach przedniej i tylnej oraz na stronie siódmej Rafał Pudło Wydawnictwo: Self Publishing ISBN: 978-83-272-3658-6 e-mail: zbigniew.osiak@live.com 4 SPIS TREŚCI 00 Wstęp 006 – 007 01 Mechanika 008 – 055 02 Akustyka 056 – 069 03 Hydromechanika 070 – 087 04 Termodynamika 088 – 133 05 Grawitacja 134 – 148 06 Elektryczność 149 – 196 07 Magnetyzm 197 – 214 08 Elektromagnetyzm 215 – 241 09 Optyka 242 – 283 10 Fizyka jądra i cząstek elementarnych 284 – 317 11 Fizyka kwantowa 318 – 354 12 Teoria względności 355 – 379 13 Fizyka ciała stałego 380 – 391 14 Stałe uniwersalne i jednostki 392 – 408 15 Język i metodologia fizyki 409 – 419 16 Niezbędnik matematyczny 420 – 432 17 Laureaci Nagród Nobla z fizyki 433 – 445 18 Wybrane Nagrody Nobla z chemii 446 – 447 19 Indeks haseł 448 – 481 20 Indeks nazwisk 482 – 492 5 WSTĘP Encyklopedia Fizyki zawiera: ● około 1600 haseł ● 490 kolorowych rysunków ● definicje podstawowych pojęć fizyki ● prawa fizyki ● wzory i wykresy ● jednostki ● poglądowe ilustracje pojęć i praw ● przykłady ● ciekawostki ● notki biograficzne ● informacje dotyczące historii fizyki ● propozycje wykonania doświadczeń ● komentarze ● adresy stron internetowych ● angielskie odpowiedniki polskich nazw Dla kogo przeznaczona jest Encyklopedia? Informacje podane w Encyklopedii zostały tak dobrane i sformułowane, aby mogli z nich ko- rzystać: ● uczniowie starszych klas gimnazjalnych i licealiści, ● wszyscy czytelnicy, niezależnie od kierunku ich wykształcenia, którzy chcą dowiedzieć się jakie problemy są przedmiotem badań współczesnej fizyki, ● czytelnicy szczególnie zainteresowani fizyką, jej historią i metodologią. Cele Głównym celem Encyklopedii jest wykazanie, że ● fizyka to nie tylko wzory, wykresy, prawa, hipotezy i teorie, ale przede wszystkim tworzący ją ludzie, ● fizyka stanowi poligon logicznego i precyzyjnego myślenia, ● fizyka uczy nas pokory wobec ogromu wszechświata, ● fizyka uświadamia nam wielką rolę osiągnięć poprzednich pokoleń w powstawaniu nowych teorii; na przykład: gdyby nie było Kopernika, Galileusza, Keplera, Newtona i innych myśli- cieli, to nie powstałaby teoria względności Einsteina. Oznaczenia B – notka biograficzna C – ciekawostka D – propozycja wykonania doświadczenia H – informacja dotycząca historii fizyki I – adres strony internetowej K – komentarz P – przykład U – uwaga Patrz także – odnośniki do haseł znajdujących się w Encyklopedii i ściśle związanych z oma- wianym hasłem 6 Refleksje autora Należę do pokolenia fizyków, dla których idolami byli Albert Einstein, Lew Nikołajewicz Landau i Richard P. Feynman. Einstein zniewolił mnie potęgą swej intuicji. Landaua podzi- wiam za rzetelność, precyzję, elegancję i prostotę wywodów oraz instynktowne wyczuwanie istoty zagadnienia. Feynman urzekł mnie lekkością narracji i subtelnym poczuciem humoru. Fizycy tworzący w dwudziestym wieku zostawili nam w spadku trzy potężne filary: teorię względności, mechanikę kwantową i nieliniową termodynamikę nierównowagowych proce- sów nieodwracalnych. Podstawowymi pojęciami w tych systemach teoretycznych są odpo- wiednio: metryka czasoprzestrzeni i reprezentujący ją tensor metryczny, funkcja falowa oraz funkcja dyssypacji. Teoria względności zajmuje się badaniem wpływu przebiegu zjawiska na akt pomiaru, a mechanika kwantowa – wpływem aktu pomiaru na przebieg zjawiska. Z takie- go punku widzenia są one nierozerwalnie ze sobą związane. Teoria względności jest szczegól- nie przydatna do rozwiązywania problemów kosmologicznych, a domeną zastosowań mecha- niki kwantowej jest mikroświat. W układach składających się z bardzo wielu cząstek, w skali czaso-przestrzennej właściwej organizmom żywym, doskonale sprawdzają się prawa termo- dynamiki nierównowagowej opisujące procesy termodynamicznie sprzężone i struktury dys- sypatywne. Uczeni działający w dwudziestym pierwszym wieku zapewne dokonają syntezy tych trzech pozornie różnych dziedzin fizyki, ponieważ prawa przyrody nie mogą być rozseparowane. Mam nadzieję, że Encyklopedia zachęci młodych czytelników, aby powiększyli grono wiel- kich fizyków. Autor 7 01 MECHAҭIKA amplituda drgań (A), vibration amplitude, maksymalna wartość wychylenia, mierzona w metrach [m]. Patrz także metr, środek drgań, wychylenie. bezczasowe równanie na drogę w ruchu jednostajnie zmiennym, time-free equation for path in uniformly accelerated motion, niezawierające czasu równanie, umożliwiające oblicze- nie drogi w ruchu jednostajnie zmiennym prostoliniowym cząstki, gdy dane są wartości pręd- kości początkowej ( 0v ), prędkości końcowej (v) oraz przyspieszenia (a). v S = 2 v 0 2 − 2 a ruch jednostajnie przyspieszony S = v 2 0 − v 2 a 2 ruch jednostajnie opóźniony Patrz także czas, droga, prędkość chwilowa, przyspieszenie chwilowe, punkt materialny (cząstka), ruch jednostajnie opóźniony prostoliniowy, ruch jednostajnie przyspieszony prosto- liniowy. bezwładność, inertia, właściwość ciał polegająca na tym, że w układzie inercjalnym ● różne od zera przyspieszenie swobodnej cząstki może być spowodowane jedynie działa- niem na nią sił zewnętrznych, których wypadkowa jest różna od zera. ● różne od zera przyspieszenie kątowe swobodnej bryły sztywnej może być spowodowane jedynie działaniem na nią sił zewnętrznych, których wypadkowy moment jest różny od zera. Miarą bezwładności jest masa lub moment bezwładności. Patrz także cząstka swobodna, druga zasada dynamiki, druga zasada dynamiki ruchu obroto- wego, inercja, inercjalny układ odniesienia, masa, masa bezwładna, masa inercyjna, moment bezwładności, moment siły, pierwsza zasada dynamiki, przyspieszenie chwilowe, przyspie- szenie kątowe, ruch obrotowy, siła, zasada Macha. bryła sztywna, solid body, ciało, w którym odległość między dwoma dowolnymi punktami jest stała. Bryła sztywna modeluje ciało, które doznaje zaniedbywalnie małych odkształceń pod wpływem działających na nie sił. Patrz także siła. chwilowa oś obrotu, instantaneous axis, oś obrotu zmieniająca swoje położenie w przestrze- ni. Patrz także oś obrotu. czas (t), time, rosnąca wielkość skalarna, mierzona w sekundach [s]. W newtonowskiej me- chanice klasycznej upływ czasu nie zależy od przyjętego układu odniesienia. W teorii względ- ności właściwość ta nie jest spełniona. Patrz także mechanika klasyczna, sekunda, skalar, teoria względności, układ odniesienia. 8 Rys. 001. Klepsydra cząstka swobodna, free particle, cząstka, której ruch i położenie w przestrzeni nie podlegają żadnym ograniczeniom. Patrz także punkt materialny (cząstka), ruch swobodny, więzy. częstotliwość drgań (f), vibration frequency, odwrotność okresu drgań (T), mierzona w her- cach [Hz]. f = 1 T , [ f ] == 1 s Hz C Częstotliwość nazywana jest również częstością. Patrz także częstotliwość, częstotliwość fali, częstotliwość kątowa, herc, okres drgań, sekun- da. częstotliwość kątowa (ω), angular frequency, wielkość skalarna, wykorzystywana do opisu zjawisk okresowych, określona jako: ω = π 2 T = [ ] ωπ 2 f , = 1 s ● T – okres drgań ● f – częstotliwość drgań Patrz także częstotliwość, częstotliwość drgań, częstotliwość fali, okres drgań, sekunda, ska- lar. drgania tłumione (gasnące), damped vibrations, drgania o zmniejszającej się w czasie am- plitudzie wskutek strat energii. Patrz także amplituda drgań, energia. x t 9 Rys. 002. Wykres zależności współrzędnej wychylenia cząstki (x) od czasu (t) dla drgań tłu- mionych drgania własne (swobodne), free vibrations, drgania wykonywane przez układ wyprowadzo- ny jednorazowo ze stanu równowagi trwałej. Patrz także równowaga trwała. drgania wymuszone, forced vibrations, drgania spowodowane działaniem na układ zewnę- trznej siły wymuszającej, zmieniającej się okresowo w czasie. Patrz także czas, siła. droga (S), path, długość fragmentu toru przebytego przez punkt materialny w danym prze- dziale czasu. Droga jest nieujemną i niemalejącą wielkością skalarną mierzoną w metrach [m]. S ≥ ,0 dS dt ≥ ,0 [ ] m S = C Podobne własności ma wielkość zwana entropią. Patrz także czas, entropia, metr, punkt materialny, ruch, skalar, tor. druga zasada dynamiki, second principle of dynamics, ̱ewtons’s second law of motion, za- r sada stwierdzająca, że w układzie inercjalnym siła ( F ) działająca na swobodną cząstkę o ma- r sie (m) nadaje jej przyspieszenie ( a ). r r amF = Inne, równoważne sformułowanie drugiej zasady dynamiki głosi, że w układzie inercjalnym r siła ( F ) tej cząstki wzglę- dem czasu (t). r ) działająca na swobodną cząstkę jest równa pochodnej pędu ( p r F = r pd dt U W wypadku swobodnych ruchów prostoliniowych, gdy siła o stałym kierunku i zwrocie jest styczna do toru, a jej wartość zmienia się liniowo w czasie, druga zasada dynamiki może być zapisana w poniższej postaci. r F = r ∆ p ∆ t B Sir Isaac Newton (1643-1727), angielski fizyk, matematyk, astronom i filozof. Patrz także czas, cząstka swobodna, inercjalny układ odniesienia, masa, pęd, pierwsza zasada dynamiki, pochodna, przyspieszenie chwilowe, równania ruchu, ruch swobodny, siła, tor, trzecia zasada dynamiki. druga zasada dynamiki ruchu obrotowego, second law of dynamic of rotary motion, zasada r głosząca, że w układzie inercjalnym całkowity moment ( M ) sił zewnętrznych, działających 10 r na swobodną bryłę sztywną, jest równy pochodnej momentu pędu ( K r su. Przy czym wektory ( M innego nieruchomego punktu). ) bryły względem cza- ) określone są względem środka układu współrzędnych (lub r ) i ( K r M = r Kd dt r Jeżeli moment pędu ( K go na swobodnej osi obrotu, to drugą zasadę dynamiki można zapisać w poniższej postaci. ) bryły sztywnej jest określony względem dowolnego punktu leżące- r IM = r ω d dt lub r I M = r ε r ● I – moment bezwładności bryły względem swobodnej osi obrotu ● ω r obracającej się bryły ● ε Patrz także bryła sztywna, czas, druga zasada dynamiki, moment bezwładności, moment pę- du, moment siły, pochodna, prędkość kątowa, przyspieszenie kątowe, równania ruchu, swo- bodne osie obrotu, inercjalny układ odniesienia, wahadło Oberbecka, wektor. – przyspieszenie kątowe bryły – prędkość kątowa dynamometr, dynamometer, przyrząd służący do pomiarów wartości siły. Stanowi go sprę- żyna, której wydłużenie jest wprost proporcjonalne do wartości siły przyłożonej do końca tej sprężyny. Dynamometr nazywany jest także siłomierzem. Patrz także siła, siłomierz. Rys. 003. Dynamometr dźwignia dwustronna, first-order lever, first-class lever, bryła sztywna, do której przyłożone są siły zewnętrzne, zaczepione po obu stronach nieruchomej osi obrotu lub punktu podparcia. Patrz także bryła sztywna, dźwignia jednostronna, maszyny proste, oś obrotu, siła, warunki równowagi dźwigni dwustronnej. 11 dźwignia jednostronna, second-order lever, second-class lever, bryła sztywna, do której przyłożone są siły zewnętrzne, zaczepione po jednej stronie nieruchomej osi obrotu lub punk- tu podparcia. Patrz także bryła sztywna, dźwignia dwustronna, maszyny proste, oś obrotu, siła, warunki równowagi dźwigni jednostronnej. energia (E), energy, wielkość skalarna mierzona w dżulach [ ]J , charakteryzująca, ze względu na ruchy i oddziaływania, cząstki obdarzone masą i ładunkiem, pola grawitacyjne, elektro- magnetyczne i inne, które już poznaliśmy i które być może zostaną dopiero odkryte. W da- nym układzie odizolowanym od wszelkich wpływów zewnętrznych suma wszystkich form energii jest wielkością stałą. Patrz także dżul, skalar. energia całkowita w ruchu drgającym (Ec), total energy of harmonic motion, suma energii kinetycznej (Ek) i energii potencjalnej (Ep) cząstki wykonującej ruch drgający harmoniczny prosty, mierzona w dżulach [J]. E c = E k + E p = 1 2 mA ,2 2 ω [ E c ] = J ● m – masa ciała ● A – amplituda drgań ● ω – częstotliwość kątowa Patrz także amplituda drgań, częstotliwość kątowa, dżul, energia kinetyczna w ruchu drga- jącym, energia potencjalna w ruchu drgającym, masa, punkt materialny (cząstka), ruch drga- jący harmoniczny prosty, wychylenie. EC 2 E ~AC A Rys. 004. Wykres zależności energii całkowitej w ruchu drgającym ( (A) przy ustalonej masie ciała (m) i częstotliwości kątowej drgań ( ω) cE ) od amplitudy drgań EC E ~C ω2 ω Rys. 005. Wykres zależności energii całkowitej w ruchu drgającym ( kątowej drgań ( ω) przy ustalonej masie ciała (m) i amplitudzie drgań (A) cE ) od częstotliwości energia kinetyczna (Ek), kinetic energy, energia cząstki o masie (m), poruszającej się z szyb- kością (v), mierzona w dżulach [J]. E k = 1 2 mv ,2 [ E k ] = J 12 C Energia kinetyczna jest skalarną wielkością względną, jej wartość zależy od przyjętego układu odniesienia. kE∆ ) cząstki o stałej masie (m), poruszającej się ruchem pro- P Zmiana energii kinetycznej ( stoliniowym, po przebyciu drogi (S) jest równa pracy (W) wykonanej przez siłę działającą na cząstkę stycznie do toru. W = ∆ E k = 1 2 2 mv k − 1 2 mv 2 p ● kv – szybkość końcowa ● pv – szybkość początkowa r W wypadku siły ( F ) o stałej wartości (F): FS cos ( ∠ rr , vF ) = 1 2 2 mv k − 1 2 mv 2 p Ze wzoru tego wynika, że droga hamowania zależy proporcjonalnie od kwadratu szybkości początkowej. Patrz także droga, dżul, energia, masa, praca, prędkość chwilowa, punkt materialny (cząstka), siła, skalar, szybkość, tor, układ odniesienia. energia kinetyczna w ruchu drgającym (Ek), kinetic energy of harmonic motion, energia ki- netyczna cząstki wykonującej ruch drgający harmoniczny prosty, mierzona w dżulach [J], która zmienia się w czasie (t) i w zależności od wychylenia (x) według wzorów: Am 2 2 ω 2 ω 2 cos − 2 x ω t ) 2 ( A E k k E [ E k 1 2 = = 1 2 ] = m J ● m – masa ciała ● ω – częstotliwość kątowa ● A – amplituda drgań Patrz także amplituda drgań, częstotliwość kątowa, dżul, energia kinetyczna, masa, punkt ma- terialny (cząstka), ruch drgający harmoniczny prosty, wychylenie. energia kinetyczna w ruchu obrotowo-postępowym (Ek), kinetic energy of rotary-transla- tory motion, energia, jaką posiada bryła sztywna o masie (m) i momencie bezwładności (I) względem osi przechodzącej przez jej środek masy, poruszająca się ruchem obrotowo-postę- powym, mierzona w dżulach [J]. E k = 1 2 2 ω I + mv ,2 1 2 [ E k ] = J ● ω – wartość prędkości kątowej bryły względem osi przechodzącej przez środek masy bryły ● v – szybkość środka masy bryły Patrz także bryła sztywna, dżul, energia, energia kinetyczna w ruchu obrotowym, energia ki- netyczna w ruchu postępowym, masa, moment bezwładności, oś obrotu, prędkość chwilowa, prędkość kątowa, ruch obrotowo-postępowy, szybkość, środek masy. energia kinetyczna w ruchu obrotowym (Ek), kinetic energy of rotary motion, energia, jaką posiada bryła sztywna o momencie bezwładności (I) względem zadanej nieruchomej swobod- 13 nej osi, obracająca się z prędkością kątową o wartości (ω) względem tej osi, mierzona w dżu- lach [J]. E k = 1 2 ,2 ω I [ E k ] = J Patrz także bryła sztywna, dżul, energia, energia kinetyczna, moment bezwładności, oś obro- tu, prędkość kątowa, ruch obrotowy, swobodne osie obrotu. energia kinetyczna w ruchu postępowym (Ek), kinetic energy of translatory motion, ener- gia, jaką posiada bryła sztywna o masie (m), poruszająca się ruchem postępowym z szybkoś- cią (v), mierzona w dżulach [J]. E k = 1 2 mv ,2 [ E k ] = J Patrz także bryła sztywna, dżul, energia, energia kinetyczna, masa, moment bezwładności, oś obrotu, prędkość chwilowa, ruch postępowy, szybkość. energia mechaniczna (E), total energy, suma energii potencjalnej i kinetycznej cząstki lub bryły sztywnej. Patrz także bryła sztywna, energia całkowita w ruchu drgającym, energia kinetyczna, energia kinetyczna w ruchu drgającym, energia kinetyczna w ruchu obrotowym, energia kinetyczna w ruchu obrotowo-postępowym, energia kinetyczna w ruchu postępowym, energia potencjalna, energia potencjalna w ruchu drgającym, punkt materialny (cząstka). energia potencjalna (Ep), potential energy, energia układu o danej konfiguracji, równa pracy wykonywanej przez siły potencjalne, działające w układzie, podczas jego przejścia do konfi- guracji, której z założenia odpowiada energia potencjalna równa zeru. Patrz także praca, siły potencjalne. energia potencjalna w ruchu drgającym (Ep), potential energy of harmonic motion, energia potencjalna cząstki wykonującej ruch drgający harmoniczny prosty, mierzona w dżulach [J], która zmienia się w czasie (t) i w zależności od wychylenia (x) według wzorów: E p = 1 2 2 ω sinAm 2 E E p p [ E p ω 22 xm = 1 2 =⇔= 0 ] = x J 2 ω t 0 ● m – masa ciała ● ω – częstotliwość kątowa ● A – amplituda drgań Patrz także amplituda drgań, częstotliwość kątowa, dżul, energia potencjalna, masa, punkt materialny (cząstka), ruch drgający harmoniczny prosty, wychylenie. faza drgań (α), vibration phase, kąt, mierzony w radianach [ ] rad , określony jako: + = α [ ] α = π 2 t T rad απα 0 ft = + 2 0 14 ● t – czas ● T – okres drgań ● f – częstotliwość drgań ● Powiadamy, że dwa drgania o jednakowych częstotliwościach mają zgodne fazy, jeżeli róż- nica ich faz początkowych ( 0∆α ) spełnia poniższy warunek. 0α – faza początkowa ∆α 0 = π , n 2 n = ,2,1,0 ... Powiadamy, że dwa drgania o jednakowych częstotliwościach mają przeciwne fazy, jeżeli różnica ich faz początkowych ( 0∆α ) spełnia poniższy warunek. ∆α 0 = ( 2 n ) π , 1 n + = ,2,1,0 ... C Żartobliwie można powiedzieć, że faza to czas mierzony w kątach. Patrz także czas, częstotliwość drgań, faza fali, okres drgań, radian, ruch drgający harmonicz- ny prosty. figury Lissajous, Lissajous figures, zamknięte tory cząstki, której ruch jest złożeniem dwóch wzajemnie prostopadłych ruchów harmonicznych. Kształt figur Lissajous zależy od amplitud, częstotliwości oraz faz drgań składowych. D Figury Lissajous można oglądać na ekranie oscyloskopu. W tym celu należy przyłożyć do płytek odchylania poziomego i pionowego napięcia sinusoidalnie zmienne o różnych amplitu- dach, częstotliwościach oraz fazach. B Jules Antoine Lissajous (1822-1880), francuski matematyk i fizyk. Patrz także amplituda drgań, częstotliwość drgań, faza drgań, oscyloskop, punkt materialny (cząstka), ruch drgający harmoniczny prosty, składanie drgań prostopadłych. hodograf, hodograph, linia utworzona z punktów, będących końcami wektorów prędkości chwilowych cząstki. Przy czym, początki tych wektorów zostały zaczepione w jednym punk- cie. Wektory przyspieszeń chwilowych cząstki są styczne do hodografu. P Hodografem ruchu jednostajnego prostoliniowego jest punkt. Patrz także prędkość chwilowa, przyspieszenie chwilowe, punkt materialny (cząstka), wektor. v1 v2 v3 Rys. 006. Hodograf inercja, inertia, inna nazwa bezwładności. Patrz także bezwładność. inercjalny układ odniesienia, inertial reference system, inertial frame, układ odniesienia, w którym swobodna cząstka pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym wtedy i tylko wtedy, gdy suma działających na nią sił zewnętrznych jest rów- na zeru. Układy spoczywające lub poruszające się ruchem jednostajnym prostoliniowym względem danego układu inercjalnego są również układami inercjalnymi. 15 C W wielu zagadnieniach Ziemia może być traktowana jako inercjalny układ odniesienia. Patrz także cząstka swobodna, nieinercjalny układ odniesienia, ruch jednostajny prostolinio- wy, siła, układ odniesienia. maksymalna wartość siły naciągającej nić wahadła (Fmax), maximum value of force acting on a pendulum, suma sił grawitacyjnej i odśrodkowej w środku drgań. F max = mg + mv 2 max l ● m – masa ciała ● g – przyspieszenie ziemskie ● l – długość wahadła ● vmax – maksymalna wartość prędkości chwilowej Patrz także masa, prędkość chwilowa, przyspieszenie ziemskie, siła odśrodkowa, siły grawita- cyjne, wahadło matematyczne. Fmax Rys. 007. Maksymalna wartość siły naciągającej nić wahadła matematycznego (Fmax) masa (m), mass, wielkość skalarna mierzona w kilogramach [kg], będąca jednocześnie miarą bezwładności ciała, ilości zawartej w nim materii oraz jego zdolności do oddziaływania gra- witacyjnego z innymi ciałami. Patrz także bezwładność, kilogram, masa bezwładna, masa grawitacyjna, masa inercyjna, od- działywania grawitacyjne, skalar, zasada zachowania masy. masa zredukowana (µ), reduced mass, wielkość charakteryzująca układ dwóch cząstek o masach (m1) i (m2), pojawiająca się w trakcie analizy zagadnienia dwóch ciał. µ = mm 2 1 + mm 2 1 [ µ , , mm , 1 ] kg = 2 Patrz także kilogram, masa, punkt materialny (cząstka), zagadnienie dwóch ciał. maszyny proste, simple machines, mechaniczne urządzenia, narzędzia i mechanizmy pozwa- lające zmniejszyć siłę wykonującą pracę tyle razy, ile razy zwiększa się droga, na której wy- konywana jest praca. Przykładami maszyn prostych są równie pochyłe, dźwignie, wielokrąż- ki, kołowroty, kliny i śruby. Patrz także droga, praca, siła. mechanika klasyczna, classical mechanics, mechanika oparta na zasadach dynamiki New- tona i transformacjach Galileusza. Mechanika klasyczna zajmuje się badaniem ruchów ciał 16 makroskopowych poruszających się z szybkościami dużo mniejszymi od szybkości światła w próżni. Patrz także druga zasada dynamiki, druga zasada dynamiki ruchu obrotowego, inercjalny uk- ład odniesienia, makroskopowy, mechanika kwantowa, mechanika relatywistyczna, nieiner- cjalny układ odniesienia, pierwsza zasada dynamiki, ruch, szybkość, szybkość światła, trans- formacje Galileusza, trzecia zasada dynamiki, układ odniesienia, zasada niezależności ru- chów, zasada względności Galileusza, zasada zachowania energii, zasada zachowania masy, zasada zachowania momentu pędu, zasada zachowania pędu. moc (P), power, wielkość skalarna, mierzona w watach [W], będąca stosunkiem pracy (W) do czasu (t) jej wykonania. P = W t , [ ] P == J s W Patrz także czas, dżul, praca, sekunda, skalar, wat. moment bezwładności (I), moment of inertia, wielkość skalarna, charakteryzująca rozkład masy bryły sztywnej względem ustalonej nieruchomej osi, będąca miarą bezwładności tej bryły w jej ruchu obrotowym. W przypadku układu sztywno powiązanych punktów material- nych moment bezwładności względem ustalonej osi dany jest wzorem: I n = ∑ = 1 i 2 [ ] I , rm i i = mkg ⋅ 2 ● mi – masa i-tego punktu materialnego ● ri – odległość i-tego punktu od osi ● n – liczba punktów P Dla walca, cienkościennej rury, kuli oraz cienkościennej powłoki sferycznej momenty bez- władności względem osi przechodzących przez środki mas tych brył można zapisać w postaci jednego wzoru. I = 2 kmr ● m – masa bryły ● r – promień poprzecznego przekroju kołowego przechodzącego przez środek masy bryły ● =k 1 2 dla walca względem jego osi ● 1=k dla cienkościennej rury względem jej osi ● =k ● =k 2 5 2 3 dla kuli dla cienkościennej powłoki sferycznej 17 Patrz także bezwladnosc, bryła sztywna, druga zasada dynamiki ruchu obrotowego, kilogram, masa, metr, oś obrotu, punkt materialny (cząstka), ruch obrotowy, skalar, środek masy, twierdzenie Steinera. r moment pędu (kręt) ( K ), angular momentum, moment of momentum, wielkość wektorowa, związana z ruchem obrotowym bryły sztywnej. Dla pojedynczej cząstki wirującej po okręgu moment pędu, określony względem początku układu współrzędnych (lub innego nieruchome- go punktu, którym może być na przykład środek okręgu), jest iloczynem wektorowym pro- r mienia wodzącego ( r r ) i pędu ( p ) tej cząstki. r r rK K [ K rp ×= = ] = r p sin 2 ⋅ s ) rr ( ∠ , pr kgm ⋅= sJ Moment pędu układu sztywno powiązanych ze sobą cząstek jest sumą wektorową momentów poszczególnych cząstek. Moment pędu bryły sztywnej, określony względem dowolnego pun- ktu leżącego na swobodnej osi obrotu, można przedstawić w postaci poniższego równania. r IK = r ω – prędkość kątowa obracającej się bryły sztywnej ● I – moment bezwładności bryły sztywnej względem swobodnej osi obrotu r ● ω Kierunek momentu pędu pokrywa się ze swobodną osią obrotu, a jego zwrot jest zgodny ze zwrotem ruchu postępowego śruby prawoskrętnej obracanej w kierunku obrotu bryły. Patrz także bryła sztywna, druga zasada dynamiki ruchu obrotowego, dżul, iloczyn wektoro- wy, kilogram, metr, moment bezwładności, pęd, prędkość kątowa, promień wodzący, punkt materialny (cząstka), ruch obrotowy, sekunda, swobodne osie obrotu, wektor, zasada zacho- wania momentu pędu. p K r r Rys. 008. Wzajemne położenie wektorów K v r i r , p r moment siły ( M ), moment of force, wielkość wektorowa, określona względem początku uk- ładu współrzędnych (lub innego nieruchomego punktu), będąca iloczynem wektorowym pro- r mienia wodzącego ( r ) działającej na bryłę sztywną. r ) i siły ( F 18 r r FrM r rF ×= = = ] r = sin ∠ ( rr ∠ , Fr ( rr , sin Fr = ⋅ JNm ) M r ⊥ [ M ) = Fr ⊥ ● ⊥r – ramię siły Patrz także bryła sztywna, druga zasada dynamiki ruchu obrotowego, dżul, iloczyn wektoro- wy, metr, niuton, promień wodzący, ramię siły, siła, wektor. F M r r Rys. 009. Wzajemne położenie wektorów F r , M v i r napęd odrzutowy, jet propulsion, przykład praktycznego wykorzystania zasady zachowania pędu. Przed startem wypadkowy pęd układu rakieta-paliwo-utleniacz jest równy zeru. Po star- cie rakieta uzyskuje pęd o zwrocie przeciwnym do zwrotu pędu wylatujących z niej gazów, przy czym wartości tych pędów są sobie równe. P W przypadku, gdy suma sił zewnętrznych działających na rakietę jest równa zeru, wartość prędkości chwilowej rakiety (v) można wyznaczyć z równania Ciołkowskiego. = v lnu    m 0m    ● u – wartość prędkości gazów względem rakiety ● ● m – masa rakiety w danej chwili H Powyższe równanie zostało podane przez Ciołkowskiego w 1903. B Konstanty Ciołkowski (1857-1935), rosyjski uczony i wynalazca polskiego pochodzenia. Patrz także masa, pęd, prędkość chwilowa, równanie Mieszczerskiego, siła, zasada zachowa- nia pędu. 0m – początkowa masa rakiety Rys. 010. Napęd odrzutowy nieinercjalny układ odniesienia, noninertial reference system, układ odniesienia, w którym nie jest spełniona zasada bezwładności, stanowiąca, że cząstka pozostaje w spoczynku lub po- rusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym wtedy i tylko wtedy, gdy suma działających na nią sił zewnętrznych jest równa zeru. Układami nieinercjalnymi są układy poruszające się względem danego układu inercjalnego ruchem postępowym przyspieszonym lub opóźnio- 19 nym, drgającym, obrotowym, krzywoliniowym itp. W takich układach pojawiają się siły po- zorne, zwane siłami bezwładności. Aby można było stosować drugą zasadę dynamiki również w układach nieinercjalnych, należy wśród sił działających na cząstkę uwzględnić także siły bezwładności. Patrz także druga zasada dynamiki, inercjalny układ odniesienia, punkt materialny (cząstka), siły bezwładności, układ odniesienia, zasada bezwładności. noniusz, nonius, urządzenie, za pomocą którego można zwiększyć dokładność odczytu na skali głównej suwmiarki lub śruby mikrometrycznej. Stanowi go dodatkowa skala, na której odstępy między kreskami są mniejsze niż na skali głównej. Patrz także suwmiarka, śruba mikrometryczna. odśrodkowa siła bezwładności ( r w niutonach [N], pojawiająca się w wirującym z prędkością kątową (ω której wartość wynosi ), fictitious centrifugal force, siła bezwładności mierzona ) układzie odniesienia, r oF ,2 rmF ω = o [ F o ] N = ● m – masa cząstki ● r – odległość cząstki od osi obrotu Odśrodkowa siła bezwładności, działająca na cząstkę, jest skierowana od osi obrotu i leży na prostej prostopadłej do osi obrotu. Patrz także masa, niuton, oś obrotu, prędkość kątowa, punkt materialny (cząstka), siła odśrod- kowa, siły bezwładności. FO r Rys. 011. Wykres zależności wartości odśrodkowej siły bezwładności (Fo) od odległości cząstki od osi obrotu (r) okres drgań (T), vibration period, czas potrzebny na wykonanie jednego pełnego drgania. Okres drgań mierzony jest w sekundach [s]. okres drgań wahadła fizycznego (T), period of oscillation of the physical pendulum, czas, w ciągu którego wahadło fizyczne wykonuje jedno pełne drganie. T π = 2 I mgd , [ ] T = s ● I – moment bezwładności wahadła względem poziomej osi obrotu ● m – masa wahadła ● g – przyspieszenie ziemskie ● d – odległość osi obrotu od środka masy wahadła Patrz także czas, masa, moment bezwładności, okres drgań, oś obrotu, przyspieszenie ziemskie, sekunda, środek masy, wahadło fizyczne. 20 okres drgań wahadła matematycznego (T), period of oscillation of the mathematical pendu- lum, czas, w ciągu którego wahadło matematyczne wykonuje jedno pełne drganie. T π = 2 [ ] T , = s l g ● l – długość wahadła matematycznego ● g – przyspieszenie ziemskie Patrz także czas, okres drgań, przyspieszenie ziemskie, sekunda, wahadło matematyczne. oscylator harmoniczny, harmonic oscillator, cząstka wykonująca ruch drgający harmonicz- ny prosty. Równanie ruchu jednowymiarowego oscylatora harmonicznego można zapisać w poniższej postaci. 2 xd 2 dt −= ωω = ,2 x π 2 T = π 2 f ● x – wychylenie ● t – czas ● T – okres drgań ● ω – częstotliwość kątowa ● f – częstotliwość drgań Patrz także częstotliwość drgań, częstotliwość kątowa, okres drgań, pochodna, punkt ma- terialny (cząstka), równania ruchu, ruch drgający harmoniczny prosty, wychylenie. oś obrotu, axis of rotation, prosta, na której znajdują się środki okręgów będących torami punktów bryły sztywnej wykonującej ruch obrotowy. Patrz także bryła sztywna, ruch obrotowy, tor. Rys. 012. Oś obrotu paralaksa, parallax, pozorne przemieszczenie przedmiotu względem tła, zależne od położe- nia oczu obserwatora. Paralaksa jest źródłem błędnych odczytów z przyrządów wskazówko- wych. r − ) o przeciwnych zwrotach i jedna- para sił, couple of forces, dwie równoległe siły ( F kowych wartościach. Wypadkowy moment pary sił względem dowolnego punktu jest taki sam. r i F r r r FrM ×= = ] = rFM [ J M sin rr , Fr ( ) ∠ = Fr ⊥ r ● r r – promień wodzący łączący początki wektorów sił ( F r − ) i F 21 rr ( )Fr ,∠ =⊥ r sinr ● Moment pary sił mierzony jest w dżulach [J]. Patrz także dżul, iloczyn wektorowy, moment siły, promień wodzący, siła. – ramię pary sił -F r ⊥r ⊥r F Rys. 013. Para sił r pęd ( p r tki i jej prędkości ( v ). ), momentum, wielkość wektorowa, będąca iloczynem masy (m) poruszającej się cząs- r r vmp = , p = mv , [ ] p = m kg ⋅ s Pęd układu cząstek jest sumą wektorową pędów poszczególnych cząstek. Patrz także kilogram, masa, metr, prędkość chwilowa, punkt materialny (cząstka), sekunda, szybkość, wektor. pierwsza zasada dynamiki, first principle of dynamics, ̱ewtons’s first law of motion, hipo- teza stwierdzająca, że istnieją inercjalne układy odniesienia, czyli układy, w którym swobod- na cząstka pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym wte- dy i tylko wtedy, gdy suma działających na nią sił zewnętrznych jest równa zeru. Pierwsza za- sada dynamiki nazywana jest również zasadą bezwładności. B Sir Isaac Newton (1643-1727), angielski fizyk, matematyk, astronom i filozof. Patrz także cząstka swobodna, druga zasada dynamiki, inercjalny układ odniesienia, ruch jed- nostajny prostoliniowy, siła, trzecia zasada dynamiki. położenie równowagi, vibration centre, inna nazwa środka drgań. Patrz także środek drgań. r popęd siły (π działania (∆t). r ), impulse of force, wielkość wektorowa będąca iloczynem siły ( F ) i czasu jej r r = ∆π tF = ∆π tF [ ] = ⋅ π sN Patrz także czas, druga zasada dynamiki, niuton, sekunda, siła, wektor. 22
Pobierz darmowy fragment (pdf)

Gdzie kupić całą publikację:

Encyklopedia Fizyki
Autor:

Opinie na temat publikacji:


Inne popularne pozycje z tej kategorii:


Czytaj również:


Prowadzisz stronę lub blog? Wstaw link do fragmentu tej książki i współpracuj z Cyfroteką: