Hej Studencie! Przygotowujesz się do ćwiczeń z Ciekawej Fizyki 1? Super! Razem damy radę.
Kinematyka
Ruch jednostajny prostoliniowy
To najprostszy ruch. Prędkość jest stała. Brak przyspieszenia.
Wzór na prędkość: v = s/t. v to prędkość, s to droga, t to czas.
Wzór na drogę: s = v*t.
Pamiętaj o jednostkach! Prędkość w m/s, droga w metrach, czas w sekundach.
Przykładowe zadanie: Samochód jedzie ze stałą prędkością 20 m/s przez 5 sekund. Jaką drogę pokonał?
Rozwiązanie: s = 20 m/s * 5 s = 100 m. Proste, prawda?
Ruch jednostajnie zmienny prostoliniowy
Teraz prędkość się zmienia. Mamy przyspieszenie (lub opóźnienie).
Przyspieszenie: a = (v_k - v_p) / t. a to przyspieszenie, v_k to prędkość końcowa, v_p to prędkość początkowa, t to czas.
Prędkość w ruchu jednostajnie przyspieszonym: v = v_0 + a*t. v_0 to prędkość początkowa.
Droga w ruchu jednostajnie przyspieszonym: s = v_0*t + (a*t^2) / 2.
Przykładowe zadanie: Ciało rusza z miejsca i porusza się z przyspieszeniem 2 m/s^2 przez 3 sekundy. Jaką prędkość osiągnie i jaką drogę pokona?
Rozwiązanie: v = 0 m/s + 2 m/s^2 * 3 s = 6 m/s. s = 0 m/s * 3 s + (2 m/s^2 * (3 s)^2) / 2 = 9 m.
Rzut pionowy
To ruch jednostajnie zmienny z przyspieszeniem ziemskim (g).
Przyspieszenie ziemskie: g ≈ 9.81 m/s^2.
Prędkość w rzucie pionowym w górę: v = v_0 - g*t.
Wysokość w rzucie pionowym w górę: h = v_0*t - (g*t^2) / 2.
Czas wznoszenia: t = v_0 / g.
Maksymalna wysokość: H = (v_0^2) / (2*g).
Przykładowe zadanie: Ciało wyrzucono pionowo w górę z prędkością 10 m/s. Na jaką maksymalną wysokość się wzniesie?
Rozwiązanie: H = (10 m/s)^2 / (2 * 9.81 m/s^2) ≈ 5.1 m.
Dynamika
Pierwsza zasada dynamiki Newtona
Ciało pozostaje w spoczynku lub w ruchu jednostajnym prostoliniowym, jeśli nie działają na nie żadne siły lub siły się równoważą.
Druga zasada dynamiki Newtona
Wzór: F = m*a. F to siła, m to masa, a to przyspieszenie.
Siła wypadkowa działająca na ciało jest równa iloczynowi masy i przyspieszenia.
Przykładowe zadanie: Na ciało o masie 2 kg działa siła 10 N. Jakie jest przyspieszenie ciała?
Rozwiązanie: a = F / m = 10 N / 2 kg = 5 m/s^2.
Trzecia zasada dynamiki Newtona
Jeśli ciało A działa na ciało B siłą, to ciało B działa na ciało A siłą o tej samej wartości i kierunku, ale przeciwnym zwrocie.
Siła ciężkości
Wzór: F_g = m*g. F_g to siła ciężkości, m to masa, g to przyspieszenie ziemskie.
Przykładowe zadanie: Jaką siłą ciężkości Ziemia działa na ciało o masie 5 kg?
Rozwiązanie: F_g = 5 kg * 9.81 m/s^2 ≈ 49.05 N.
Siła tarcia
Siła przeciwdziałająca ruchowi. Zależy od współczynnika tarcia i siły nacisku.
Wzór: T = μ*N. T to siła tarcia, μ to współczynnik tarcia, N to siła nacisku.
Praca, Moc, Energia
Praca
Wzór: W = F*s*cos(α). W to praca, F to siła, s to przesunięcie, α to kąt między siłą a przesunięciem.
Jednostką pracy jest dżul (J).
Przykładowe zadanie: Siła 10 N przesuwa ciało o 2 metry pod kątem 0 stopni. Jaką pracę wykonuje ta siła?
Rozwiązanie: W = 10 N * 2 m * cos(0) = 20 J.
Moc
Wzór: P = W / t. P to moc, W to praca, t to czas.
Jednostką mocy jest wat (W).
Przykładowe zadanie: Praca 20 J została wykonana w ciągu 4 sekund. Jaka jest moc?
Rozwiązanie: P = 20 J / 4 s = 5 W.
Energia kinetyczna
Wzór: E_k = (m*v^2) / 2. E_k to energia kinetyczna, m to masa, v to prędkość.
Przykładowe zadanie: Ciało o masie 2 kg porusza się z prędkością 3 m/s. Jaka jest jego energia kinetyczna?
Rozwiązanie: E_k = (2 kg * (3 m/s)^2) / 2 = 9 J.
Energia potencjalna grawitacji
Wzór: E_p = m*g*h. E_p to energia potencjalna, m to masa, g to przyspieszenie ziemskie, h to wysokość.
Przykładowe zadanie: Ciało o masie 3 kg znajduje się na wysokości 4 metrów. Jaka jest jego energia potencjalna?
Rozwiązanie: E_p = 3 kg * 9.81 m/s^2 * 4 m ≈ 117.72 J.
Podsumowanie
Pamiętaj o:
- Wzorach na prędkość, przyspieszenie, drogę.
- Zasadach dynamiki Newtona.
- Wzorach na pracę, moc, energię kinetyczną i potencjalną.
- Jednostkach wielkości fizycznych.
Powodzenia na ćwiczeniach! Wierzę w Ciebie!
