Элементы теории относительности

Сила тяжести, вес, масса, плотность

Формулы, понятия и определения, описывающие эти физические характеристики, изучают в 7 классе в рамках такого раздела физики, как динамика.

Вес тела или вещества — это физическая величина, которая характеризует, с какой силой оно действует на горизонтальную поверхность или вертикальный подвес.

Обратите внимание: вес тела измеряется в ньютонах, масса тела — в граммах и килограммах. Формула веса:

Формула веса:

P = mg, где m — масса тела, g — ускорение свободного падения.

Ускорение свободного падения возникает под действием силы тяжести, которой подвержены все находящиеся на нашей планете тела.

g = 9,806 65 м/с 2 или 9,8 Н/кг

Если тело находится в покое или в прямолинейном равномерном движении, его вес равен силе тяжести.

Но эти понятия нельзя отождествлять: сила тяжести действует на тело ввиду наличия гравитации, в то время как вес — это сила, с которой само тело действует на поверхность.

Плотность тела или вещества — величина, указывающая на то, какую массу имеет данное вещество, занимая единицу объема. Плотность прямо пропорциональна массе и обратно пропорциональна объему.

Формула плотности:

ρ = m / V, где m — масса тела или вещества, V — занимаемый объем.

Единица измерения плотности в СИ: кг/м 3 .

Онлайн-курсы физики в Skysmart не менее увлекательны, чем наши статьи!

Как найти плотность по скорости?

Найти плотность по скорости можно с использованием уравнения непрерывности. Уравнение непрерывности устанавливает, что объем вещества, проходящего через некоторую площадку в единицу времени, остается постоянным. Данное уравнение можно записать следующим образом:

ρ₁A₁v₁ = ρ₂A₂v₂,

где:

ρ₁ и ρ₂ — плотности вещества в различных точках;
A₁ и A₂ — площади поперечного сечения потока в различных точках;
v₁ и v₂ — скорости движения вещества в различных точках.

Используя данное уравнение, можно выразить плотность ρ₂ в зависимости от известных значений плотности ρ₁, площади поперечного сечения A₁ и скорости движения v₁:

ρ₂ = (ρ₁A₁v₁) / (A₂v₂).

Таким образом, зная плотность ρ₁, площадь поперечного сечения A₁ и скорость движения v₁ в определенной точке, а также площадь поперечного сечения A₂ и скорость движения v₂ в другой точке, можно рассчитать плотность ρ₂ в этой точке.

Уравнение непрерывности является основой для понимания взаимосвязи плотности, давления и скорости движения вещества. Плотность воздуха, например, может изменяться в зависимости от изменения скорости ветра или аэродинамических характеристик объекта.

Будьте внимательны при использовании данного уравнения и убедитесь в правильности подготовленных данных.

Закон Архимеда

На тело, погруженное в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, равная весу объема жидкости или газа, вытесненного частью тела, погруженной в жидкость или газ.

Формула архимедовой силы:

F_a = ρ × g × V, где ρ — плотность жидкости, V — объем погруженной части тела, g — ускорение 9,8 м/с 2 .

Закон Архимеда помогает рассчитать, как поведет себя тело при погружении в среды разной плотности. Верны следующие утверждения:

если плотность тела выше плотности среды, оно уйдет на дно;

если плотность тела ниже, оно всплывет на поверхность.

Другими словами, тело поднимется на поверхность, если архимедова сила больше силы тяжести.

Импульс

Импульс тела находится по следующей формуле:

Изменение импульса тела или системы тел (обратите внимание, что разность конечного и начального импульсов векторная):

Общий импульс системы тел (важно то, что сумма векторная):

Второй закон Ньютона в импульсной форме может быть записан в виде следующей формулы:

Закон сохранения импульса. Как следует из предыдущей формулы, в случае если на систему тел не действует внешних сил, либо действие внешних сил скомпенсировано (равнодействующая сила равна нолю), то изменение импульса равно нолю, что означает, что общий импульс системы сохраняется:

Если внешние силы не действуют только вдоль одной из осей, то сохраняется проекция импульса на данную ось, например:

Слайд 3Законы электродинамики и принцип относительности.

Согласно законам электродинамики скорость распространения

электромагнитных волн в вакууме одинакова по всем направлениям и равна c = 300000000м/с. Но с другой стороны, в соответствии с законом сложения скоростей механики Ньютона скорость может равняться только в одной избранной системе отсчета. Таким образом, обнаружились определенные противоречия между электродинамикой и механикой Ньютона, законы которой согласуются с принципом относительности. Возникшие трудности пытались преодолеть тремя различными способами. Первая возможность состояла в том, чтобы объявить, несостоятельным принцип относительности в применении к электромагнитным явлениям. На эту точку зрения стал великий голландский физик, основатель электронной теории X. Лоренц. Электромагнитные явления еще со времен Фарадея рассматривались как процессы в особой, всепроникающей среде, заполняющей все пространство, «мировом эфире». Инерциальная система отсчета, покоящаяся относительно эфира, — это согласно Лоренцу особая преимущественная система. В ней законы электродинамики Максвелла справедливы и имеют наиболее простую форму. Лишь в этой системе отсчета скорость света в вакууме одинакова по всем направлениям. Вторая возможность состоит в том, чтобы считать неправильными уравнения Максвелла и пытаться изменить их таким образом, чтобы они при переходе от одной инерциальной системы к другой (в соответствии с обычными, классическими представлениями о пространстве и времени) не менялись. Такая попытка, в частности, была предпринята Г. Герцем. По Герцу, эфир полностью увлекается движущимися телами, и поэтому электромагнитные явления протекают одинаково, независимо от того, покоится тело или движется. Принцип относительности справедлив.

Эйнштейн Альберт (1879—1955) — великий физик XX века.

Как масса зависит от скорости?

Наверное, если вы интересовались физикой- вы не раз слышали, как рассуждая про Теорию Относительности, говорят про увеличение массы у тела, находящегося в движении.

«..при скоростях близких к скорости света-масса тела стремится к бесконечности. « — обычная фраза ведущего в каждом втором «научном» фильме по каналу Дискавери.

Но что стоит за этой фразой? Ведь должно быть логичное обоснование.. какая-то математическая подводка. Данные физических экспериментов.. ?

Да. И заключается это в формуле F=qE . В её следствии, разгоняя частицы в ускорителях можно было бы посчитать, что энергия релятивистской частицы растет пропорционально разности потенциалов ускоряющего поля W=mv ^ 2/2= -qU . Так как скорость перестает расти, а энергия (по формуле) расти продолжает-отсюда и можно было бы сделать вывод, что масса растет от скорости.

Но дело в том, что изначальная формула F (Сила Кулона)-не верна. Потому-что не учитывает зависимости силы Кулона от скорости. При таком подходе правильной будет формула F=qE(1−v ^ 2/c ^ 2) .

А итоговая формулировка выглядела бы так: W=mv ^ 2/2=(1−e ^ −2qU/mc ^ 2)mc ^ 2/2

Релятивистский рост массы является следствием ошибочного предположения о том, чтосила Кулона абсолютна, и от скорости не зависит- таков современный вывод. И это же- одна из трех ключевых ошибок Эйнштейна, согласно Мастерову Александру, разработчику новой, наиболее адекватной и рабочей (!!) «Master Theory».

Другие же две ошибки заключаются в следующем: вместо того, чтобы сделать время абсолютным в своей Теории Относительности- Эйнштейн взял поперечные масштабы ( y и z в преобразованиях Лоренца), а также- представил «визуальные» релятивистские эффекты реальными. В связи с этим, как раз, связано еще одно гипер-заблуждение- «эффект замедления времени». Если бы я удаляясь от вас все дальше, в действительности становился меньше- это была бы исчерпывающая аналогия.

И хоть Мастеров Александр хочет для чистоты эксперимента провести свои опыты на ускорителе частиц, косвенно эти три ошибки уже подтверждены, результатами давних (2011) опытов Лиангзао Ф., старшим научным сотрудником Академии Наук Китая. Научная статья с результатами экспериментов. В виду этого, Общая и Специальная Теория Относительности, вместе с тем, что вы учили и не выучили. не выучили и получили незачёты- буквально тогда же (в 2011) ушли на покой.

Вот только из системы образования эта теория никуда не уйдет еще по меньшей мере лет 100. Ибо учебники еще не отслужили своё, а культ Эйнштейна в обществе- чудовищно огромен. РАН даже для острастки запретила выпускать материалы, критикующие ОТО и СТО (трижды!!). Сделав науку религиозной догмой. Таким образом- теперь в ТО можно только Верить.

Ставьте пальцы и делитесь, если вы в числе тех, кто хотел бы больше действительно Жестоких Разборок а не поверхностного трёпа.

Подписывайтесь на нашу ленту в instagram , и сообщество Вк чтобы читать новые статьи первыми!

Основы специальной теории относительности (СТО)

Релятивистское сокращение длины:

Релятивистское удлинение времени события:

Релятивистский закон сложения скоростей. Если два тела движутся навстречу друг другу, то их скорость сближения:

Релятивистский закон сложения скоростей. Если же тела движутся в одном направлении, то их относительная скорость:

Энергия покоя тела:

Любое изменение энергии тела означает изменение массы тела и наоборот:

Полная энергия тела:

Полная энергия тела Е пропорциональна релятивистской массе и зависит от скорости движущегося тела, в этом смысле важны следующие соотношения:

Релятивистское увеличение массы:

Кинетическая энергия тела, движущегося с релятивистской скоростью:

Между полной энергией тела, энергией покоя и импульсом существует зависимость:

Механический рычаг, момент силы

О механическом рычаге говорил еще Архимед, когда обещал перевернуть Землю, если только найдется подходящая точка опоры. Это простой механизм, который помогает поднимать грузы, закрепленные на одном его конце, прилагая силу к другому концу. При этом вес груза намного превосходит прилагаемое усилие. В 7 классе физические формулы, описывающие этот процесс, изучаются в том же разделе динамики.

Рычаг — это некое твердое тело, способное вращаться вокруг неподвижной точки опоры, на один конец которого действует сила, а на другом находится груз.

Перпендикуляр, проведенный от точки опоры до линии действия силы, называется плечом силы.

Рычаг находится в равновесии, если произведение силы на плечо с одной его стороны равно произведению силы на плечо с другой стороны.

Литература

Г. А. Лоренц. Интерференционный опыт
Майкельсона. Из книги «Versucheiner Theoriederelektrischenundoptischen Erscheinungeninbewegten
Korpern. Leiden, 1895,
параграфы 89…92.
J. Larmor. On a Dynamical Theory of the
Electric and Luminiferous Medium, Part 3,
Relations with material media.— 1897, Т. 190. — С. 205-300.
А. Пуанкаре. Измерение
времени. «Revuede Metaphysiqueetde
Morale», 1898, t.
6, p. 1…13.
Lorentz H.A. Zittingsverlag,
Acad.Wet., v.7, s.507 (1899); Amsterdam Proc.,
1898-1899, p.427).
Larmor J.J. Aether
and Matter. Cambridge, 1900, (p.167-177).
/На русском яз. см. с.48. Принцип относительности — М.: Атомиздат, 1973, (сост. сб. А.Тяпкин).
А. Пуанкаре.
Оптические явления в движущихся телах. ElectriciteetOptique, G. CarreetC.
Naud, Paris, 1901, p. 535…536.
А. Пуанкаре. О
принципе относительности пространства и движения. Главы 5…7 из книги
“Наука и гипотеза”(H. Poinrare. Scienceand Hypothesis. Paris, 1902.)
А. Пуанкаре.
Настоящее и будущее математической физики. Доклад, напечатанныйвжурнале
«Bulletindes Sciences Mathematiques»,
1904, v. 28, ser. 2, p. 302.
Г. А. Лоренц.Электромагнитные
явления в системе движущейся с любой скоростью, меньшей скорости света. Proc Acad., Amsterdam, 1904, v 6,
p. 809.
А. Эйнштейн. К
электродинамике движущихся тел. Ann. d. Phys.,1905 (рукопись поступила 30 июня 1905 г.),
b. 17, s. 89.
А. Пуанкаре. О
динамике электрона. Rendicontidel Circolo Matematicodi
Palermo, 1906 (рукописьпоступила 23 июля 1905 г.) v. XXI, p. 129.

Дополнительная
литература

Паули В. Теория
относительности. Изд. 2-е, испр. и доп. Перев. с
нем. — М.: Наука, 1983. — 336 с.
Эйнштейн А. Сущность
теории относительности. — М.: Изд. ин. лит., 1955. — 157 с.
Кузьмичев В.Е. Законы и
формулы физики/ Отв. ред. В.К. Тартаковский.-Киев:
Наук.думка, 1989. С.84-88. ISBN 5120004938. Кузьмичев
В.Е. Законы и Формулы физики.
Селезнев Ю.А. Основы
элементарной физики. Учебное пособие. Издательство «Наука»,
Главная редакция физико-математической литературы, М., 1974г., С.78-79. Сайт для высылки
книги в электронном виде.
Физическая энциклопедия,
т.2 — М.: Большая Российская Энциклопедия. Физическая энциклопедия.

Давление, сила давления

Прилагая одну и ту же силу к предмету, можно получить разный результат в зависимости от того, на какую площадь эта сила распределена. Объясняют этот феномен в программе 7 класса физические термины «давление» и «сила давления».

Давление — это величина, равная отношению силы, действующей на поверхность, к площади этой поверхности.

Сила давления направлена перпендикулярно поверхности.

Формула давления:

p = F / S, где F — модуль силы, S — площадь поверхности.

Единица измерения давления в СИ: паскаль (Па).

Понятно, что при одной и той же силе воздействия более высокое давление испытает та поверхность, площадь которой меньше.

Формулу для расчета силы давления вывести несложно:

В задачах по физике за 7 класс сила давления, как правило, равна весу тела.

Зависимость плотности от скорости

Один из таких факторов – скорость движения вещества. С увеличением скорости движения частиц вещества, их энергия тоже увеличивается. В результате, межчастичное взаимодействие становится сильнее, а следовательно, плотность увеличивается.

Скорость часто связана с давлением — силой, действующей на единицу площади. Если скорость увеличивается, давление также может измениться. Формула, связывающая плотность, давление и скорость, называется формулой Бернулли:

Плотность x Скорость1^2 / 2 + Давление1 = Плотность x Скорость2^2 / 2 + Давление2

Из этой формулы можно увидеть, что если движение вещества становится более быстрым (то есть его скорость увеличивается), плотность также должна увеличиться, чтобы сохранить баланс.

Таким образом, скорость играет важную роль в определении плотности вещества. Учитывая зависимость плотности от скорости, мы можем получить более полное представление о поведении жидкостей и газов в различных условиях.

Термодинамика

К оглавлению…

Количество теплоты (энергии) необходимое для нагревания некоторого тела (или количество теплоты выделяющееся при остывании тела) рассчитывается по формуле:

Теплоемкость (С — большое) тела может быть рассчитана через удельную теплоёмкость (c — маленькое) вещества и массу тела по следующей формуле:

Тогда формула для количества теплоты необходимой для нагревания тела, либо выделившейся при остывании тела может быть переписана следующим образом:

Фазовые превращения. При парообразовании поглощается, а при конденсации выделяется количество теплоты равное:

При плавлении поглощается, а при кристаллизации выделяется количество теплоты равное:

При сгорании топлива выделяется количество теплоты равное:

Уравнение теплового баланса (ЗСЭ). Для замкнутой системы тел выполняется следующее (сумма отданных теплот равна сумме полученных):

Если все теплоты записывать с учетом знака, где «+» соответствует получению энергии телом, а «–» выделению, то данное уравнение можно записать в виде:

Работа идеального газа:

Если же давление газа меняется, то работу газа считают, как площадь фигуры под графиком в p–V координатах. Внутренняя энергия идеального одноатомного газа:

Изменение внутренней энергии рассчитывается по формуле:

Первый закон (первое начало) термодинамики (ЗСЭ):

Для различных изопроцессов можно выписать формулы по которым могут быть рассчитаны полученная теплота Q, изменение внутренней энергии ΔU и работа газа A. Изохорный процесс (V = const):

Изобарный процесс (p = const):

Изотермический процесс (T = const):

Адиабатный процесс (Q = 0):

КПД тепловой машины может быть рассчитан по формуле:

Где: Q1 – количество теплоты полученное рабочим телом за один цикл от нагревателя, Q2 – количество теплоты переданное рабочим телом за один цикл холодильнику. Работа совершенная тепловой машиной за один цикл:

Наибольший КПД при заданных температурах нагревателя T1 и холодильника T2, достигается если тепловая машина работает по циклу Карно. Этот КПД цикла Карно равен:

Абсолютная влажность рассчитывается как плотность водяных паров (из уравнения Клапейрона-Менделеева выражается отношение массы к объему и получается следующая формула):

Относительная влажность воздуха может быть рассчитана по следующим формулам:

Потенциальная энергия поверхности жидкости площадью S:

Сила поверхностного натяжения, действующая на участок границы жидкости длиной L:

Высота столба жидкости в капилляре:

При полном смачивании θ = 0°, cos θ = 1. В этом случае высота столба жидкости в капилляре станет равной:

При полном несмачивании θ = 180°, cos θ = –1 и, следовательно, h < 0. Уровень несмачивающей жидкости в капилляре опускается ниже уровня жидкости в сосуде, в которую опущен капилляр.

Уравнение равновесия рычага:

Из этого следует, что рычаг уравновешен, когда модули приложенных к его концам сил обратно пропорциональны плечам этих сил.

Момент силы — это физическая величина, равная произведению модуля силы F на ее плечо l.

M = F × l, где F — модуль силы, l — длина плеча.

Единица измерения момента силы в СИ: ньютон-метр (Н·м).

Эта формула верна, если сила приложена перпендикулярно оси рычага. Если же она прилагается под углом, такой случай выходит за рамки курса физики за 7 класс и подробно изучается в 9 классе.

Правило моментов: рычаг уравновешен, если сумма всех моментов сил, которые поворачивают его по часовой стрелке, равна сумме всех моментов сил, которые поворачивают его в обратном направлении.

Можно сказать иначе: рычаг в равновесии, если сумма моментов всех приложенных к нему сил относительно любой оси равна нулю.

Колебания

Уравнение описывающее физические системы способные совершать гармонические колебания с циклической частотой ω:

Решение предыдущего уравнения является уравнением движения для гармонических колебаний и имеет вид:

Период колебаний вычисляется по формуле:

Частота колебаний:

Циклическая частота колебаний:

Зависимость скорости от времени при гармонических механических колебаниях выражается следующей формулой:

Максимальное значение скорости при гармонических механических колебаниях:

Зависимость ускорения от времени при гармонических механических колебаниях:

Максимальное значение ускорения при механических гармонических колебаниях:

Циклическая частота колебаний математического маятника рассчитывается по формуле:

Период колебаний математического маятника:

Циклическая частота колебаний пружинного маятника:

Период колебаний пружинного маятника:

Максимальное значение кинетической энергии при механических гармонических колебаниях задаётся формулой:

Максимальное значение потенциальной энергии при механических гармонических колебаниях пружинного маятника:

Взаимосвязь энергетических характеристик механического колебательного процесса:

Энергетические характеристики и их взаимосвязь при колебаниях в электрическом контуре:

Период гармонических колебаний в электрическом колебательном контуре определяется по формуле:

Циклическая частота колебаний в электрическом колебательном контуре:

Зависимость заряда на конденсаторе от времени при колебаниях в электрическом контуре описывается законом:

Зависимость электрического тока протекающего через катушку индуктивности от времени при колебаниях в электрическом контуре:

Зависимость напряжения на конденсаторе от времени при колебаниях в электрическом контуре:

Максимальное значение силы тока при гармонических колебаниях в электрическом контуре может быть рассчитано по формуле:

Максимальное значение напряжения на конденсаторе при гармонических колебаниях в электрическом контуре:

Переменный ток характеризуется действующими значениями силы тока и напряжения, которые связаны с амплитудными значениями соответствующих величин следующим образом. Действующее значение силы тока:

Действующее значение напряжения:

Мощность в цепи переменного тока:

Трансформатор

Если напряжение на входе в трансформатор равно U₁, а на выходе U₂, при этом число витков в первичной обмотке равно n₁, а во вторичной n₂, то выполняется следующее соотношение:

Коэффициент трансформации вычисляется по формуле:

Если трансформатор идеальный, то выполняется следующее соотношение (мощности на входе и выходе равны):

В неидеальном трансформаторе вводится понятие КПД:

Волны

Длина волны может быть рассчитана по формуле:

Разность фаз колебаний двух точек волны, расстояние между которыми l:

Скорость электромагнитной волны (в т.ч. света) в некоторой среде:

Скорость электромагнитной волны (в т.ч. света) в вакууме постоянна и равна с = 3∙108 м/с, она также может быть вычислена по формуле:

Скорости электромагнитной волны (в т.ч. света) в среде и в вакууме также связаны между собой формулой:

При этом показатель преломления некоторого вещества можно рассчитать используя формулу:

Практический пример расчета плотности

Допустим, у нас есть газ, движущийся по трубопроводу со скоростью 5 м/с и при давлении 2 атмосферы. Нам необходимо вычислить плотность этого газа.

Шаг 1: Запишем известные данные:

Скорость газа: 5 м/с
Давление газа: 2 атмосферы

Шаг 2: Используем уравнение Бернулли для связи скорости газа и давления:

P + ½ρV² = const

где P — давление газа, ρ — плотность газа, V — скорость газа.

Шаг 3: Перепишем уравнение в терминах плотности:

½ρV² = const — P

⅛ρV² = const — ⅛P

Шаг 4: Запишем уравнение плотности:

ρ = 8(const — ⅛P)/V²

Шаг 5: Подставим известные значения в уравнение:

ρ = 8(const — ⅛ * 2 атмосферы)/(5 м/с)²

Шаг 6: Вычислим плотность:

ρ = 8(const — 0.25 атмосферы)/(25 м²/с²)

Таким образом, мы можем рассчитать плотность газа, зная его скорость и давление.

Определение плотности вещества

Вышерассмотренные свойства веществ, из которых состоят тела, объясняется тем, что разные вещества имеют разную плотность.

Рассмотрим два тела объемом $1 м^3$ каждое. Если они будут состоять из разных веществ, то их массы тоже будут разными.

Итак, алюминий такого объема будет иметь массу 2700 кг, а свинец такого же объема ( $1 м^3$) будет имеет массу 11 300 кг.

На рисунке 3 приведены другие примеры тел равного объема, но состоящих из разных веществ.

Рисунок 3. Тела равного объема, состоящие из разных веществ.

Плотность показывает, чему равна масса вещества, взятого в объеме $1 м^3$ (или $1 см^3$). Чтобы найти плотность вещества, нужно массу тела разделить на его объем.

$$плотность = \frac $$

где $\rho$ (“ро”) — плотность вещества, $m$ — масса тела, $V$ — объем тела.

Работа, энергия, мощность

Механическая работа — это физическая величина, которая равна произведению перемещения тела на модуль силы, под действием которой было выполнено перемещение.

Формула работы в курсе физики за 7 класс:

A = F × S, где F — действующая сила, S — пройденный телом путь.

Единица измерения работы в СИ: джоуль (Дж).

Такое понятие, как мощность, описывает скорость выполнения механической работы. Оно говорит о том, какая работа была совершена в единицу времени.

Мощность — это физическая величина, равная отношению работы к временному промежутку, потребовавшемуся для ее выполнения.

Формула мощности:

N = A / t, где A — работа, t — время ее совершения.

Также мощность можно вычислить, зная силу, воздействующую на тело, и среднюю скорость перемещения этого тела.

N = F × v, где F — сила, v — средняя скорость тела.

Единица измерения мощности в СИ: ватт (Вт).

Тело может совершить какую-либо работу, если оно обладает энергией — кинетической и/или потенциальной.

Кинетической называют энергию движения тела. Она говорит о том, какую работу нужно совершить, чтобы придать телу определенную скорость.

Потенциальной называется энергия взаимодействия тела с другими телами или взаимодействия между частями одного целого. Потенциальная энергия тела, поднятого над Землей, характеризует, какую работу должна совершить сила тяжести, чтобы опустить это тело снова на нулевой уровень.

Таблица с формулами по физике за 7 класс для вычисления кинетической и потенциальной энергии:

Кинетическая энергия

Пропорциональна массе тела и квадрату его скорости.

Потенциальная энергия

Равна произведению массы тела, поднятого над Землей, на ускорение свободного падения и высоту поднимания.

Полная механическая энергия

Складывается из кинетической и потенциальной энергии.

Сохранение и превращение энергии

Если механическая энергия не переходит в другие формы, то сумма потенциальной энергии и кинетической представляет собой константу.

Для того, чтобы понять, какая часть совершенной работы была полезной, вычисляют коэффициент полезного действия или КПД. С его помощью определяется эффективность различных механизмов, инструментов и т. д.

Коэффициент полезного действия (КПД) отражает полезную часть выполненной работы. Также его можно выразить через отношение полезно использованной энергии к общему количеству полученной энергии.

Формула для расчета КПД:

где А_п— полезная работа, А_з— затраченная работа.

КПД выражается в процентах и составляет всегда меньше 100%, поскольку часть энергии затрачивается на трение, повышение температуры воздуха и окружающих тел, преодоление силы тяжести и т. д.

Формулы по физике для ЕГЭ и 7-11 класса

Рубрика: Подготовка к ЕГЭ по физике

Шпаргалка с формулами по физике для ЕГЭ
и не только (может понадобиться 7, 8, 9, 10 и 11 классам).
Для начала картинка, которую можно распечатать в компактном виде.
Механика

Давление Р=F/S
Плотность ρ=m/V
Давление на глубине жидкости P=ρ∙g∙h
Сила тяжести Fт=mg
5. Архимедова сила Fa=ρж∙g∙Vт
Уравнение движения при равноускоренном движении

X=X0+υ0∙t+(a∙t2)/2 S=(υ2-υ02) /2а S=(υ+υ0) ∙t /2

Уравнение скорости при равноускоренном движении υ=υ0+a∙t
Ускорение a=(υ—υ 0)/t
Скорость при движении по окружности υ=2πR/Т
Центростремительное ускорение a=υ2/R
Связь периода с частотой ν=1/T=ω/2π
II закон Ньютона F=ma
Закон Гука Fy=-kx
Закон Всемирного тяготения F=G∙M∙m/R2
Вес тела, движущегося с ускорением а↑ Р=m(g+a)
Вес тела, движущегося с ускорением а↓ Р=m(g-a)
Сила трения Fтр=µN
Импульс тела p=mυ
Импульс силы Ft=∆p
Момент силы M=F∙ℓ
Потенциальная энергия тела, поднятого над землей Eп=mgh
Потенциальная энергия упруго деформированного тела Eп=kx2/2
Кинетическая энергия тела Ek=mυ2/2
Работа A=F∙S∙cosα
Мощность N=A/t=F∙υ
Коэффициент полезного действия η=Aп/Аз
Период колебаний математического маятника T=2π√ℓ/g
Период колебаний пружинного маятника T=2 π √m/k
Уравнение гармонических колебаний Х=Хmax∙cos ωt
Связь длины волны, ее скорости и периода λ= υТ

Молекулярная физика и термодинамика

Количество вещества ν=N/ Na
Молярная масса М=m/ν
Cр. кин. энергия молекул одноатомного газа Ek=3/2∙kT
Основное уравнение МКТ P=nkT=1/3nm0υ2
Закон Гей – Люссака (изобарный процесс) V/T =const
Закон Шарля (изохорный процесс) P/T =const
Относительная влажность φ=P/P0∙100%
Внутр. энергия идеал. одноатомного газа U=3/2∙M/µ∙RT
Работа газа A=P∙ΔV
Закон Бойля – Мариотта (изотермический процесс) PV=const
Количество теплоты при нагревании Q=Cm(T2-T1)
Количество теплоты при плавлении Q=λm
Количество теплоты при парообразовании Q=Lm
Количество теплоты при сгорании топлива Q=qm
Уравнение состояния идеального газа PV=m/M∙RT
Первый закон термодинамики ΔU=A+Q
КПД тепловых двигателей η= (Q1 — Q2)/ Q1
КПД идеал. двигателей (цикл Карно) η= (Т1 — Т2)/ Т1

https://5-ege.ru/formuly-po-fizike-dlya-ege/

Электростатика и электродинамика – формулы по физике

Закон Кулона F=k∙q1∙q2/R2
Напряженность электрического поля E=F/q
Напряженность эл. поля точечного заряда E=k∙q/R2
Поверхностная плотность зарядов σ = q/S
Напряженность эл.
поля бесконечной плоскости E=2πkσ
Диэлектрическая проницаемость ε=E0/E
Потенциальная энергия взаимод.
зарядов W= k∙q1q2/R
Потенциал φ=W/q
Потенциал точечного заряда φ=k∙q/R
Напряжение U=A/q
Для однородного электрического поля U=E∙d
Электроемкость C=q/U
Электроемкость плоского конденсатора C=S∙ε∙ε0/d
Энергия заряженного конденсатора W=qU/2=q²/2С=CU²/2
Сила тока I=q/t
Сопротивление проводника R=ρ∙ℓ/S
Закон Ома для участка цепи I=U/R
Законы послед. соединения I1=I2=I, U1+U2=U, R1+R2=R
Законы паралл. соед. U1=U2=U, I1+I2=I, 1/R1+1/R2=1/R
Мощность электрического тока P=I∙U
Закон Джоуля-Ленца Q=I2Rt
Закон Ома для полной цепи I=ε/(R+r)
Ток короткого замыкания (R=0) I=ε/r
Вектор магнитной индукции B=Fmax/ℓ∙I
Сила Ампера Fa=IBℓsin α
Сила Лоренца Fл=Bqυsin α
Магнитный поток Ф=BSсos α Ф=LI
Закон электромагнитной индукции Ei=ΔФ/Δt
ЭДС индукции в движ проводнике Ei=Вℓυsinα
ЭДС самоиндукции Esi=-L∙ΔI/Δt
Энергия магнитного поля катушки Wм=LI2/2
Период колебаний кол. контура T=2π ∙√LC
Индуктивное сопротивление XL=ωL=2πLν
Емкостное сопротивление Xc=1/ωC
Действующее значение силы тока Iд=Imax/√2,
Действующее значение напряжения Uд=Umax/√2
Полное сопротивление Z=√(Xc-XL)2+R2

Оптика

Закон преломления света n21=n2/n1= υ 1/ υ 2
Показатель преломления n21=sin α/sin γ
Формула тонкой линзы 1/F=1/d + 1/f
Оптическая сила линзы D=1/F
max интерференции: Δd=kλ,
min интерференции: Δd=(2k+1)λ/2
Диф.решетка d∙sin φ=k λ

Квантовая физика

Ф-ла Эйнштейна для фотоэффекта hν=Aвых+Ek, Ek=Uзе
Красная граница фотоэффекта νк = Aвых/h
Импульс фотона P=mc=h/ λ=Е/с

Физика атомного ядра

Закон радиоактивного распада N=N0∙2-t/T
Энергия связи атомных ядер

ECB=(Zmp+Nmn-Mя)∙c2

СТО

t=t1/√1-υ2/c2
ℓ=ℓ0∙√1-υ2/c2
υ2=(υ1+υ)/1+ υ1∙υ/c2
Е = mс2

Скачать эти формулы в doc: formuly-po-fizike-5-ege.ru (файл расположен на 5-ege.ru).

Рекомендуем:

Как решать задачи по химии, готовые решения
ЕГЭ по физике с решениями, часть А
Решение задач по физике, ЕГЭ – часть С

Атомная и ядерная физика

К оглавлению…

Энергия кванта электромагнитной волны (в т.ч. света) или, другими словами, энергия фотона вычисляется по формуле:

Импульс фотона:

Формула Эйнштейна для внешнего фотоэффекта (ЗСЭ):

Максимальная кинетическая энергия вылетающих электронов при фотоэффекте может быть выражена через величину задерживающего напряжение Uз и элементарный заряд е:

Существует граничная частота или длинна волны света (называемая красной границей фотоэффекта) такая, что свет с меньшей частотой или большей длиной волны не может вызвать фотоэффект. Эти значения связаны с величиной работы выхода следующим соотношением:

Второй постулат Бора или правило частот (ЗСЭ):

В атоме водорода выполняются следующие соотношения, связывающие радиус траектории вращающегося вокруг ядра электрона, его скорость и энергию на первой орбите с аналогичными характеристиками на остальных орбитах:

На любой орбите в атоме водорода кинетическая (К) и потенциальная (П) энергии электрона связаны с полной энергией (Е) следующими формулами:

Общее число нуклонов в ядре равно сумме числа протонов и нейтронов:

Дефект массы:

Энергия связи ядра выраженная в единицах СИ:

Энергия связи ядра выраженная в МэВ (где масса берется в атомных единицах):

Формула альфа-распада:

Формула бета-распада:

Закон радиоактивного распада:

Ядерные реакции

Для произвольной ядерной реакции описывающейся формулой вида:

Выполняются следующие условия:

Энергетический выход такой ядерной реакции при этом равен: