Основные законы и формулы физики
СОДЕРЖАНИЕ: 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 пропорциональна1АнтиМВХиР 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
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.
.
U = A 7/ 0q
[U] = Дж 7/ 0Кл = В
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
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