Фізика 10 клас

Механіка

Кінематика

Динаміка

Механічні коливання і хвилі

вивчається рух тіл

Механічні коливання — це рухи тіла (або
системи тіл), які відбуваються біля певного положення рівноваги та які точно або приблизно
повторюються через рівні інтервали часу.

Прямолінійний рівномірний рух

це рух,під час якого тіло (матеріальна точка) за будь-які рівні інтервали часу здійснює однакові
переміщення.

Швидкість рівномірного руху тіла— векторна фізична величина, що дорівнює переміщенню, здійсненому тілом за одиницю часу

Одиниця швидкості в СІ — метр за секунду:1м/с

Нерівномірний рух.

рух,під час якого тіло за однакові інтервали
часу здійснює різні переміщення.

Середня швидкість переміщення — векторна величина, що визначається відношенням переміщення до інтервалу часу, протягом якого
відбулося це переміщення: vc=s/∆t=(s1+s2+s3+......+sn)/(∆t1+∆t2+∆t3+....∆tn)

рівняння рівномірного прямолінійного руху: x – x0 = vxt або x = x0 + vxt.

Середня швидкість проходження шляху-— скалярна величина, що визначається відношенням пройденого шляху до інтервалу часу,за який цей шлях пройдено:
vc=l/∆t=(l1+l2+l3+......+ln)/(∆t1+∆t2+∆t3+....∆tn)

миттєвa швидкість:v=lim(∆s/∆t) ( векторна величина).Миттєва швидкість збігається з напрямком того малого переміщення,
яке здійснює тіло за досить короткий інтервал часу.

Закони додавання переміщень і швидкостей

закон додавання переміщень:
переміщення тіла s(вектор) у нерухомій системі відліку дорівнює векторній сумі переміщення s1(вектор) тіла в рухомій системі відліку й переміщення рухомої системи відліку s2(вектор) відносно нерухомої: s=s1+s2(вектори)

Класичний закон додавання швидкостей:швидкість тіла відносно системи, яку вважають нерухомою v(вектор) дорівнює векторній сумі швидкості тіла в рухомій системі відліку v1(вектор) й швидкості самої рухомої системи
відліку v2(вектор): v=v1+v2(вектори)

Перетворення Галілея.

Співвідношення x=vt+x, y=y,t=t`називають перетвореннями
Галілея.

Координати тіла залежать від системи відліку,тобто є величинами відносними.

Прямолінійний рівноприскорений рух

Прискорення.

Прискорення а -векторна фізична величина, що характеризує стрімкість зміни швидкості руху точки (і за числовим значенням, і за напрямком) і визначається відношенням зміни швидкості тіла до інтервалу часу, протягом якого відбулася ця зміна:a=(v-v0)/∆t=∆v/∆t (вектори)

Рух тіла, під час якого за будь-які однакові інтервали часу швидкість руху тіла змінюється однаково,тобто прискорення під час руху тіла залишається весь час сталим за напрямком і числовим значенням, називається рівноприскореним.

кінематичне рівняння швидкості для рівноприскореного руху:v=v0+at (вектори)

кінематичне рівняння координати для рівноприскореного руху таке:x=x0+v0t+(at^2)/2

Рівномірний рух матеріальної точки по колу

миттєва швидкість тіла в точці траєкторії напрямлена по
дотичній до дуги в даній точці.

Миттєва швидкість тіла в різних точках криволінійної траєкторії має різний напрямок.

криволінійний рух — це завжди
рух із прискоренням.

всі точки тіла рухаються
з однаковим періодом

Рівномірний рух по колу — це рух зі
сталою за модулем швидкістю та прискореннямм, зумовленим зміною напрямку швидкості. Цю швидкість прийнято називати лінійною швидкістю

Доцентрове прискорення a-прискорення при рівномірному русі матеріальної точки по колу,яке показує не зміну модуля швидкості (як при прямолінійному русі), а зміну напрямку швидкості. Модуль прискорення
залежить від швидкості руху тіла й радіуса відповідного кола
a=v^2/r

Період обертання Т — час одного повного оберту точки, що рухається по колу.T=t/N. Обертова частота ν —кількість обертів за одиницю часу:v=N/t

Кутова швидкість ω(вектор) точки,що рівномірно рухається по колу,визначається відношенням кутового переміщення до інтервалу часу, протягом якого це переміщення відбулося: ω=∆φ/∆t (вектори) ω= 2πν ω= 2π/T

зв’язок між лінійною та кутовою швидкостями: v = ωr.

Нерівномірний рух матеріальної точки по колу

тангенціальне (або дотичне) прискорення а(вектор) , а=∆v/∆t

Кутове прискорення ε (вектор) визначається відношенням зміни кутової швидкості обертання до інтервалу часу,за який ця зміна відбулася: ε=∆ω/∆t=(ω−ω0)/∆t (вектори)

φ=ω0t+(εt^2)/2

Сила

Рівність t=t` виражає абсолютний характер часу, тобто час є величиною інваріантною (незмінною)

Сила в механіці — це фізична величина,яка кількісно характеризує механічну взаємодію.

У механіці розглядають гравітаційні сили,а також два різновиди електромагнітних сил — сили пружності та сили тертя.

Сила, якою можна замінити дію кількох сил,прикладених до тіла в одній точці, називається рівнодійною.

Інертність тіл. Маса.

Властивість тіл зберігати швидкість свого руху за відсутності зовнішніх дій на нього з боку інших тіл називають інертністю.

маса — це скалярна фізична величина,що є кількісною характеристикою інертності та гравітації.

Закони Ньютона

1.Існують такі системи відлікувідносно яких тіло зберігає стан спокою або рівномірного прямолінійного руху, якщо на нього не діють жодні сили або якщо ці сили скомпенсовані.

2.Прискорення, якого набуває тіло внаслідок дії сили, прямо пропорційне цій силі та обернено пропорційне масі тіла: a=F/m (вектори)

принцип відносності Ґалілея:В усіх інерціальних системах відліку перебіг
механічних явищ і процесів відбувається однаково за однакових початкових умов

3.Тіла взаємодіють із силами,що мають одну
природу, напрямлені вздовж однієї прямої,рівні за модулем і протилежні за напрямком: F1=-F2

закон всесвітнього тяжіння:будь­які два тіла притягуються одне до одного із силою, яка прямо пропорційна добутку мас
цих тіл і обернено пропорційна квадрату відстані між ними: F=G(m1m2)/r^2

Гравітаційна взаємодія — взаємодія, яка є властивою всім тілам у Всесвіті та виявляється в їхньому взаємному притяганні одне до одного.

G = 6,6710^-11 ((Hм^2)/ кг^2)

Сила тяжіння— це сила,з якою Земля (або інше астрономічне тіло) притягує до себе тіла,що перебувають на її поверхні або поблизу неї. F=(GMm)/(R+h)^2 F=mg

Сила пружності— це сила,яка виникає під час деформації тіла і намагається повернути тіло в недеформований стан.

Деформація

Пружні

Пластичні

Фізичну величину, яка дорівнює зміні довжини
тіла при деформації розтягнення або стиснення,називають видовженням ∆l (або x):
∆l =l-lo

закон Гука:У разі малих пружних деформацій розтягнення або стиснення сила пружності прямо пропорційна видовженню тіла: Fпр=-kx

Вага

Сила нормальної реакції опори

Сила натягу підвісу

Р=-N(вектор)

P=-T(вектор)

P=mg (вектори)

Стан тіла,за якого вага тіла дорівнює нулю,називають станом невагомості.

Сила тертя— це сила, яка виникає під
час руху чи спроби руху одного тіла по
поверх ні іншого або під час руху тіла всередині рідкого чи газоподібного середовища.

Сила тертя завжди напрямлена вздовж поверхні дотичних тіл і протилежно напрямку швидкості їх відносного руху

Сила тертя спокою— це сила тертя, яка виникає між дотичними поверхнями двох тіл і перешкоджає виникненню їх відносного руху Fтертя сп=-Fзовн (вектори)

сила тертя ковзання-— це сила,яка виникає в разі ковзання одного тіла по поверхні іншого і напрямлена протилежно напрямку відносної
швидкості руху тіл

Сила тертя ковзання не залежить від площі дотику тіл і прямо пропорційна
силі N нормальної реакції опори: Fтертя ковз= µN

Сила опору середовища (сила в’язкого
тертя)— сила, яка виникає під час руху
тіла всередині рідкого або газоподібного середовища.

Момент сили M — це фізична величина,що дорівнює добутку модуля сили F, яка діє на тіло, на плече d цієї сили: M=Fd

M1+M2+M3+...+Mn=0 Якщо тіло може тільки обертатися

F1+F2+F3+...+Fn=0 Якщо тіло може рухатися
тільки поступально

=Рівновага

Нестійка

Байдужа

Стійка

Енергія.Робота

Механічна робота (робота сили) A — це фізична величина,яка характеризує
зміну механічного стану тіла й дорівнює добутку модуля сили FF, модуля переміщення s і косинуса кута α між вектором сили та вектором переміщення:A Fscosα

Кінетична енергія — це фізична величина,яка характеризує механічний стан
рухомого тіла і дорівнює половині добутку маси m тіла на квадрат швидкості v його руху: Ek=(mv^2)/2

Теорема про кінетичну енергію: робота рівнодійної всіх сил які діють на тіло, дорівнює зміні кінетичної енергії тіла: A=Ek-Eko

Потужність P (або N)— це фізична величина,яка характеризує швидкість
виконання роботи й дорівнює відношенню роботи А до інтервалу часу t,за який цю роботу виконано: P=A/t

Механічна енергія E — це фізична величина, яка характеризує здатність тіла
(системи тіл) виконати роботу

Потенціальна енергія Ep-— це енергія, яку має тіло внаслідок взаємодії
з іншими тілами або внаслідок взаємодії частин тіла між собою. потенціальною енергією пружно деформованого тіла: Ep=(kx^2)/2

Повна механічна енергія системи тіл:E=Ek+Ep

закон збереження повної механічної енергії: Epo+Eko=Ep+Ek

Імпульс

Імпульс тіла— це векторна фізична величина, яка дорівнює добутку маси m тіла на швидкість його руху: p=mv (вектори)

Імпульс сили- імпульс сили дорівнює зміні імпульсу тіла: Ft=∆p

закон збереження імпульсу:У замкненій системі тіл векторна сума імпульсів тіл до взаємодії дорівнює векторній сумі
імпульсів тіл після взаємодії

Види коливань

Якщо координата,модуль і напрямок швидкості руху тіла повторюються через рівні інтервали часу,такі коливання називають періодичними.

Коливання, амплітуда яких із часом не змінюється, називають незатухаючими.

Коливання, амплітуда яких із часом зменшується, називають затухаючими.

Вільні коливання — це коливання,які відбуваються під дією внутрішніх сил системи після того, як її було виведено з положення рівноваги. Вільні коливання — це
зав жди затухаючі коливання.

Вимушені коливання — це коливання, які
відбуваються в системі внаслідок дії зовнішньої сили, що періодично змінюється.

Незатухаючі коливання, які відбуваються
в системі за рахунокнадходження енергії від
постійного джерела, що регулюється самою
системою, що регулюється самою
системою,

Коливання, під час яких координата x тіла, що коливається,змінюється з часом t за законом косинуса (або синуса), називають гармонічними коливаннями:x=Acos(ωt+φo)

Маятники

Пружинний маятник — це коливальна система,яка являє собою тіло, закріплене на пружині. ω=корень (k/m) T=2πкорінь(m/k)

Математичний маятник — це фізична модель коливальної системи,яка складається з матеріальної точки, підвішеної на невагомій і нерозтяжній нитці, та гравітаційного поля.ω=корень (g/l) T=2πкорінь(l/g)

Механічна хвиля — це поширення коливань у пружному середовищі.

Хвилі поширюються в середовищі зі скінченною швидкістю

Джерелом механічних хвиль завжди є тіло,що коливається;

Механічні хвилі не можуть поширюватись у вакуумі.

Хвильовий рух не супроводжується перенесенням речовини

Перенесення енергії без перенесення
речовини

Довжина хвилі λ — це відстань між двома найближчими точками,

Хвилі

Поперечна

Повздовжня

Сферична

Плоска

Звукові

Гучність звуку

Висота звуку

Тембр звуку

Акустичний резонанс — це явище різкого зростання амплітуди звукового сигналу в раз інаближення частоти сигналу­збудника до частоти власних коливань системи

Інфразвук —
механічні хвилі,частота яких менша від 20 Гц

Звукові (акустичні) хвилі — це механічні
хвилі з частотами від 20 Гц до 20 кГц.

Механічні хвилі, частота яких перевищує 20 кГц, називають ультразвуковими
хвилями

Елементи спеціальної теорії
відносності

механічний принцип відносності
(принцип відносності Ґалілея — Ньютона):Будь-які механічні процеси в усіх інерціальних СВ відбуваються однаково,тобто жодними механічними дослідами всередині системи не можна встановити,рухається система рівномірно прямолінійно чи перебуває в стані спокою.

Спеціальна теорія відносності (СТВ) розглядає взаємозв’язок фізичних
процесів тільки в інерціальних СВ,

Перший постулат СТВ:В інерціальних СВ всі закони природи однакові.

Другий постулат СТВ:Швидкість поширення світла у вакуумі однакова в усіх інерціальних СВ.

Подія — будь-яке явище, що відбувається в певній точці простору в певний момент часу. Одночасність двох подій відносна.

релятивістський закон
додавання швидкостей Vx=(V1x+V2x)/1+((V1xV2x)/c^2), V-швидкість

лоренцеве скорочення довжини l=lo корінь(1-(v^2/c^2))

Час:t=to/(корінь(1-(v^2/c^2)))

E=mc^2/(корінь(1-(v^2/c^2))) E(v)=mc^2+((mc^2)/2)

Молекулярна фізика і термодинаміка

Основні положення молекулярно-кінетичної теорії

Молекулярно-кінетична теорія (МКТ) — теорія, що розглядає будову речовини з точки зору трьох основних положень.

Усі речовини складаються з частинок

Частинки речовини перебувають у невпинному безладному (хаотичному) русі; такий рух називають тепловим.

Частинки взаємодіють одна з одною

Молекула — найменша частинка речовинияка має хімічні властивості цієї
речовини та складається з атомів.

Масу молекули (атома),подану в атомних
одиницях маси, називають відносною молекулярною (відносною атомною) масою Mr:
Mr=m/(1/12)m(C)

M=Mr10^-3 кг/моль v=m/M (кількість речовини) N=(m/M)Na M=mNa T=t+273

Броунівський рух — хаотичний рух видимих
у мікроскоп малих макрочастинок,авислих
у рідині або газі,який відбувається під дією
ударів молекул рідини або газу.

Дифузія — процес взаємного проникнення
молекул однієї речовини між молекулами іншої, який відбувається внаслідок теплового
руху цих молекул.У будь­яких середовищах швидкість дифузії збільшується з підвищенням температури і тиску.

Осмос-процес однобічної дифузії крізь напівпроникну перегородку молекул розчинника в бік більшої концентрації речовини

Ідеальний газ це фізична модель газу, молекули якого приймають за матеріальні точки,що не взаємодіють одна з одною на відстані та пружно взаємодіють у моменти зіткнення.

середній квадрат швидкості v^2=(v1^2+v2^2+v3^2+....+vn^2)/n

середньою квадратичною швидкістю руху молекул vкв=корінь із середнього квадрата швидкості

основне рівняння молекулярно-кінетичної теорії ідеального
газу:
p=1/3mnv^2(середній квадрат швидкості) n — концентрація молекул газу n=N/V p=2/3nEk(середня кінетична енергія)

Середня кінетична енергія поступального руху молекул ідеального газу прямо пропорційна абсолютній температурі:Ek=3/2kT k=1,38*10^-23 Дж/К

рівняння стану ідеального газу (рівняння Менделєєва — Клапейрона):
pV=(m/M)RT R=8,31 Дж/мольК pV = ν(ню)RT

рівняння Клапейрона:
pV/T=const

Ізопроцеси

Ізотермічний процес — процес змінювання стану даного газу деякої маси, що відбувається за незмінної температури.Закон Бойля — Маріотта*:Для даного газу деякої маси добуток тиску газу на його об’єм є незмінним,якщо температура газу
не змінюється:p1V1=p2V2

Ізобарний процес — процес змінювання стану даного
газу деякої маси,що відбувається за незмінного тиску.Закон Ґей-Люссака*:Для даного газу деякої маси відношення об’єму газу до температури є незмінним,якщо тиск газу не змінюється:V1/T1=V2/T2

Ізохорний процес — процес змінювання стану даного
газу деякої маси, що відбувається за незмінного об’єму.Закон Шарля*:
Для даного газу деякої маси відношення тиску газу до його
температури є незмінним, якщо об’єм газу не змінюється: p1/T1=p2/T2

Випаровування — це процес пароутворення з поверхні рідини.

випаровування відбувається за будь-якої температури

Випаровування супроводжується поглинанням енергії

Швидкість випаровування зростає зі збільшенням площі вільної
поверхні рідини

Різні рідини випаровуються з різною швидкістю

Швидкість випаровування залежить
також від руху повітря

Процес переходу речовини з рідкого стану в газоподібний називають пароутворенням

Процес переходу речовини з газоподібного
стану в рідкий називають конденсацією.

Пара

Пару, яка перебуває у стані динамічної рівноваги зі своєю рідиною,називають насиченою парою.Концентрація молекул насиченої пари — найбільша можлива концентрація молекул пари за даної температури;

пару,концентрація молекул якої менша, ніж у насиченій, називають ненасиченою парою.

Тиск

p=nkT

тиск насиченої пари
залежить від роду рідини

тиск насиченої пари залежить від температури.

тиск,створюваний насиченою парою,є найбільшим тиском,який може створити
пара даної рідини за даної температури.

тиск насиченої пари не
залежить від її об’єму

Кипіння — процес пароутворення, який відбувається по всьому об’єму рідини та супроводжується утворенням і збільшенням бульбашок пари.Кипіння починається за температури, за якої тиск насиченої пари трохи перевищує
зовнішній тиск. Чим меншим є зовнішній тиск, тим за
нижчої температури кипить дана рідина

Вологість

Абсолютна вологість ρа— фізична величина,яка характеризує вміст водяної пари в повітрі та чисельно дорівнює масі водяної пари,що міститься в 1 м^3 повітря: ρа=m(води)/V

Відносна вологість φ— фізична величина, яка показує, наскільки водяна пара близька до насичення,і дорівнює поданому у відсотках відношенню абсолютної вологості до густини насиченої водяної пари за
даної температури: φ= (ρа/ ρн.п)*100%

Температуру, за якої водяна пара, що міститься в повітрі, стає насиченою,називають
точкою роси

Рідини

Поверхневий натяг рідини — фізична
величина, яка характеризує дану рідину і дорівнює відношенню поверхневої енергії до площі поверхні рідини: σ=Wпов/S Fпов=σl (сила поверхневого натягу)

Під викривленою поверхнею рідини виникає надлишковий (від’ємний або додатний) тиск, який прямо пропорційний поверхневому натягу рідини та обернено пропорційний радіусу кривизни меніска: р надл.= ±2σ/R

Висота підняття (опускання) рідини в капілярі: h=2σ/ρgr