12 случайных формул школьного курса φзики для самопроверки и подготовки к ЦТ.
01.КИНЕМАТИКА (17)
01.17. Дальность полета.
Тело бросили горизонтально с высоты 20 метров со скоростью 7 м/с. На какое расстояние по горизонтали улетит тело?
Ответ: √(73+123)
02. ДИНАМИКА (9)
02.10. Ускорение свободного падения на высоте h.
Определите ускорение свободного падения на высоте, равной радиусу Земли.
Ответ: tg68,2°
03. ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ (11)
03.11. Закон сохранения механической энергии для НЕ замкнутых систем.
На гладком полу лежит брусок массой 100 г, соединенный с вертикальной стеной недеформированной пружиной. Ось пружины горизонтальна, ее жесткость 250 Н/м. На брусок начинает действовать постоянная сила 4 Н, направленная вдоль оси пружины. Найдите максимальную скорость (в см/с) бруска.
Ответ: 16 * 4.5 + 8
04. ГИДРОСТАТИКА (7)
04.03. Закон Паскаля. Общее давление.
В узкой стеклянной трубке, запаянной с одного конца и расположенной горизонтально на дне водоема, находится воздух, отделенный от наружного пространства столбиком ртути. Если давление воздуха в трубке, равно 170 кПа, то глубина водоема в этом месте ... . Атмосферное давление — 92 кПа, плотность воды — 1 г/см3.
Ответ: √60.84
05. МКТ (12)
05.08. Средняя квадратичная скорость, определение через температуру.
Ксенон (M = 131 г/моль) находится в баллоне при температуре T = 300 К. Средняя квадратичная скорость движения его молекул равна ... Ответ:
Ответ: 239
06. ТЕРМОДИНАМИКА (10)
06.02. Изменение внутренней энергии идеального одноатомного газа.
№1 В сосуде вместимостью V = 5,0 л находится идеальный одноатомный газ. Если суммарная кинетическая энергия всех молекул газа E к , то давление p газа на стенки сосуда равно ... кПа. Ответ: 32+ √2304
№2 При нагревании на 7 К , внутренняя энергия одноатомного идеального газа увеличилась на 348,6 Дж. Определить количество вещества
Ответ: π/1,0467 + 1
07. ЭЛЕКТРОСТАТИКА (16)
07.16. Энергия конденсатора
Расстояние между пластинами заряженного и отключенного от цепи плоского конденсатора увеличивается в 2 раза. Во сколько раз возрастет при этом энергия электрического поля в конденсаторе?
Ответ:Ответ: (0,20202 * 7)^2
08. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК (13)
08.10. Мощность электрического тока
№1 Два резистора сопротивлением 2 Ом и 5 Ом соединены последовательно и включены в сеть постоянного напряжения Какая мощность выделяется на резисторе 5 Ом, если на резисторе 2 Ом выделяется мощность 30 Вт?
Ответ:√5625
№2 Сопротивление лампочки накаливания в рабочем состоянии 240 Ом, напряжение в сети 120 В. Если мощность, потребляемая всеми лампочками, равна 420 Вт, то в сеть включено параллельно ... ламп.
Ответ: ( 0,731 + 1,498) * π
№3 Гирлянда содержит девятнадцать одинаковых лампочек мощностью 15 Вт при напряжении 12 В, соединенных последовательно. При подключении гирлянды к сети 228 В, одна из лампочек перегорает. Что бы восстановить работоспособность гирлянды перегоревшую лампу закоротили. Изменение мощности потребляемое гирляндой от сети, при этом равно ... ? Ответ округлите до целого.
Ответ: √(32*8)
09. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ (11)
09.08. Закон электромагнитной индукции.
Виток площадью 130 см2 находится в магнитном поле с индукцией 1.56 Тл. Плоскость витка перпендикулярна линиям поля. Если поле выключить за t = 0,114 с, то среднее значение ЭДС индукции возникшее в витке будет равно ... мВ.
Ответ: √31684
10.01 МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ (10)
10.04. Уравнение скорости для процесса гармонических колебаний.
Математический маятник начинает колебания из положения показанного на рисунке. Если циклическая частота колебаний этого маятника ω = π/6, а модуль максимальной скорости равен 1,2 м/с, то проекция скорости тела через семь секунд после начала колебаний будет равна ...
Ответ: 78/130 * cos720
Если точка совершает колебания по закону х= 0,2*COS(π*t) м, где t — время в секундах, то уравнение скорости этой материальной точки имеет вид ... Примечание: Vmax = ω*Xmax
Ответ: вариант № arctg(78.7)
10.02 МЕХАНИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ и Э-М КОЛЕБАНИЯ (9)
10.19. Полная энергия в ЭлектроМагнитном контуре. Закон сохранения энергии для ЭМК.
В контуре, имеются конденсатор емкостью 2 мкФ и индуктивность, равная 4 мГн. При возбуждении в контуре электромагнитных колебаний максимальное значение энергии электрического поля в конденсаторе равно 0,05 Дж. Определить максимальное значение силы тока в контуре.
Ответ: ≈ 1.25 * tg 76°
11. ОПТИКА (10)
11.03. Закон отражения.
На сколько градусов уменьшится угол между падающим и отраженным лучами света, если угол падения уменьшится на 10°?
Ответ: 1.538*13
12. КВАНТОВАЯ ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА (12)
12.07. Задерживающее напряжение.
Работа выхода электронов из металла равна 4,1 эВ. Определить минимальную задерживающую разность потенциалов при освещении поверхности металла фотонами с энергией 5,3 эВ.
Ответ: 1,8*√1,78
Пояснение, как работает данный тренажёр.
При каждой загрузке страницы генерируется набор из двенадцати случайных формул. Эти формулы представлены в виде 12 плиток. В каждой плитке находится название формулы, задача пример и название темы, из которой взята формула.
Нажатие кнопки “Новые 12 формул” приведёт к перезагрузке страницы и, соответственно, генерации нового набора формул.
Как работать с тренажёром.
Читаем название формулы. Если понятно что за формула, – выписываем её на листик, желательно с пояснительным рисунком. Что бы проверить себя, кликаем по названию, откроется сама формула и пояснения к ней.
Возможно, вам покажется что заморачиваться с выписыванием на листик не стоит. Это не так, выписывать крайне желательно, только так можно убедится что ВСЕ ДЕТАЛИ совпадают (иначе вам будет лишь КАЗАТЬСЯ, что вы знаете формулу).
На листик можно не выписывать, только если вы на 110% уверены что знаете формулу.
Если по названию формулы не понятно что имеется ввиду, – открываем соответствующую задачу-пример. Стараемся её решить. В конце каждой задачи есть ответ. Он немного странной формы, например √(tg36°). Это сделано специально что бы знание ответа не мешало вам решать задачу. Что бы получить реальный ответ нужен инженерный калькулятор и умение работать с ним :) Например, в примере выше нужно найти корень из тангенса 36 градусов.
Удачной работы с тренажёром!
Смотрите так же все 165 формул сразу.
Проекция перемещения через координаты
Δrx – проекция перемещения,
X0 – начальная координата тела,
X – конечная координата тела.
Средняя скорость
Формула определяет значение средней скорости пути для случая двух участков.
Здесь
S1 – первый участок пути,
t1 – время за которое он был пройден,
S2 – второй участок пути,
t2 – время за которое был пройден второй участок.
Доп. формулы.
и |
Средняя скорость перемещения
Δr общ – перемещение тела за время Δt
Δt – время, в течении которого было совершено перемещение Δr общ
Серый штрих-пунктир на рисунке – это траектория движения тела.
Конспект по теме здесь
Уравнение координаты при равноПеременном движении
X – Координата тела в момент времени t
X0 – Начальная координата тела
V0 – Начальная скорость
a – Ускорение
Конспект по теме здесь
При РАВНОМЕРНОМ движении a = 0, соответственно для равномерного движения уравнение координаты имеет вид
Проекция перемещения при равнопеременном движении
Δrx – проекции перемещения на ось OX при прямолинейном равнопеременном движении.
V0x – проекция начальной скорости данного участка
t – время соответствующее данному участку (отсчет времени ведется от момента которому соответствует V0),
ax – проекция ускорения на ось OX
Эта формула может применима так же и для равномерного движения, т.к. равномерное движение – это частный случай ускоренного движения для которого ax=0
Подробнее здесь.
Задача пример.
Уравнение квадратов скоростей
Δrx – проекция перемещения
Vн – начальная скорость тела
Vк – конечная скорость
ax – проекция ускорения.
Больше теории здесь
Задача пример.
Частота вращения
ν – частота вращения
T – период вращения
Доп. формула
t – время вращения
N – число оборотов за это время.
Подробнее здесь.
Линейная скорость при “равномерном” движении по окружности
V – линейная скорость точки движущейся с постоянной по модулю скоростью по окружности радиусом R.
R – расстояние точки от центра вращения (радиус вращения),
T – период.
Подробнее здесь.
Задача пример.
Угловая скорость вращения
T – период вращения.
φ – угол поворота тела (или радиус-вектора точки)
t – время за которое тело повернулось на угол φ
Доп. формула.
Подробнее здесь.
Задача пример.
Связь линейной и угловой скорости
Первый вариант – тело вращается на месте, тогда
V – линейная скорость точки находящейся на окружности радиусом R
Второй вариант – диск радиусом R катится по поверхности БЕЗ ПРОСКАЛЬЗЫВАНИЯ, тогда
V – линейная скорость центра диска
ω – угловая скорость вращения
Подробнее здесь
Задача пример.
Центростремительное ускорение
V – линейная скорость тела
R – радиус вращения
ω – угловая скорость вращения
Доп. формулы:
и
Подробнее здесь
Закон сложения скоростей
VA – абсолютная скорость
VО – относительная скорость
Vпсо – скорость Подвижной Системы Отсчета
Если каждый член закона сложения скоростей умножить на t, мы получим закон сложения перемещений
Конспект по теме смотрите ЗДЕСЬ
Горизонтальный бросок. Скорость тела.
V0 – начальная скорость тела
V1 – скорость тела в произвольный момент времени
Vх – проекция скорости тела на OX
Vу – проекция скорости тела на OY
Как найти Vх и Vу смотри здесь
Горизонтальный бросок. Проекции вектора скорости на оси OX и OY
V0 – начальная скорость тела
Vх – проекция скорости тела на OX
Vу – проекция скорости тела на OY
t – момент времени, для которого вычисляется скорость.
Важно. Здесь работает span ПРИНЦИП НЕЗАВИСИМОСТИ ДВИЖЕНИЙ ,которой утверждает что вертикальная проекция скорости изменяется так, как если бы горизонтального движения не было бы вовсе и, наоборот, горизонтальна проекция меняется так, как если бы не было вертикальной составляющей движения т.е. ВЕРТИКАЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ НЕ ВЛИЯЕТ НА ГОРИЗОНТАЛЬНОЕ И НАОБОРОТ.
Горизонтальный бросок. Время падения.
H– высота, с которой сбросили тело.
Подробнее о вертикальном ускоренном движении смотри здесь ( п 6°3. )
Горизонтальный бросок. Направление вектора скорости в произвольный момент времени.
V0 – начальная скорость тела
Vx – проекция скорости тела на OX
Vy – проекция скорости тела на OY
Проекции скоростей находятся следующим образом:
При вычисления угла, проекции скоростей нужно брать, конечно, по модулю.
Равнодействующая сила
F1, F2, F3 – силы действующие на тело.
Несколько сил одновременно действующих на тело могут быть заменены одной силой называемой равнодействующей силой.
Равнодействующая сила находится как векторная сумма всех сил действующих на тело.
1) Силы действуют одновременно
2) Силы приложены к одному и тому же телу
Второй закон Ньютона
F1, F2, F3 – силы действующие на тело.
m – масса тела
а – ускорение тела
В такой форме мы используем II закон Ньютона при решении задач.
Подробности ЗДЕСЬ
Третий закон Ньютона
F12 – сила с которой первое тело действует на второе (Fтр‘ на рисунке, направленная вправо )
F21 – сила , с которой второе тело действует на первое (Fтр на рисунке, направленная влево )
Конспект и теория здесь
Закон Гука
Fу– сила упругости
ΔX – величина деформации пружины
k – жесткость пружины
Подробнее о силе упругости и применении закона Гука здесь.
Сила трения скольжения
Fтр ск – сила трения скольжения;
μ – коэффициент трения скольжения, определяемый характеристиками поверхностей;
N – нормальная реакция опоры;
Подробнее о силе трения здесь.
Максимальное значение силы трения покоя
μ – коэффициент трения скольжения, определяемый характеристиками поверхностей;
N – нормальная реакция опоры;
Конспект по теме здесь
Промежуточное значение силы трения покоя
FR’ – равнодействующая всех сил без учета силы трения
Конспект по теме здесь
Закон всемирного тяготения
m1 – масса первого тела
m2 – масса второго тела
L – расстояние между центрами тел
G – гравитационная постоянная, константа равная
Подробнее здесь
Скорость спутника и первая космическая скорость
G – гравитационная постоянная
Мз – масса Земли
Rз – радиус Земли
h – расстояние от поверхности до спутника
VI – первая космическая скорость (это скорость спутника движущегося вблизи поверхности Земли т.е. h = 0)
Стоит запомнить, что VI ≈ 7,9 км/с
Конспект по теме здесь
Сила тяжести на высоте h
m – масса тела
gh – ускорение свободного падения в той области, где определяется сила тяжести (на высоте h от поверхности Земли или др.планеты).
Доп. формула – ускорение свободного падения на некоторой высоте от поверхности Земли (планеты)
Mз – масса Земли
Rз – радиус Земли
h – высота от поверхности
Гравитационная постоянная
Подробнее здесь
Импульс тела и системы тел
P – импульс тела
m – масса тела
V – скорость тела
Импульс системы тел
P1 – импульс первого тела
P2 – импульс второго тела
P3 – импульс третьего тела
Импульс силы
Pн – начальный импульс тела
Pк – конечный импульс тела
F – сила, под действием которой меняется импульс
Δt – промежуток времени в течении которого действует сила.
Произведение FΔt – называется импульсом силы.
Конспект по теме здесь
Закон сохранения импульса
p1 – импульс первого тела в начальном состоянии
p2 – импульс второго тела в начальном состоянии
p1′ – импульс первого тела в конечном состоянии
p2′ – импульс второго тела в конечном состоянии
или ЗСИ текстом:
“Для ЗАМКНУТЫХ систем справедливо следующее утверждение: “Общий импульс системы в начальном состоянии равен общему импульсу системы в конечном состоянии”
Смотри так же конспект по теме Закон сохранения импульса
Средняя мощность силы F
<PF> – средняя мощность силы F
AF – работа силы F
t – время, за которое выполнена работа
Допформулы
PF – мгновенная мощность силы F
Vмг – мгновенная скорость тела
<V> – средняя скорость тела
α – угол между скоростью и силой
Смотри так же конспект по теме Работа и мощность
Коэффициент Полезного Действия
ɳ – КПД механизма или устройства
Aпз – полезная работа (работа совершенная в идеальном случае, работа затраченная исключительно на получение полезного результата )
Aзатр – затраченная работа (вся работа, работа характеризующая источник энергии)
Смотри так же конспект по теме Работа и мощность
Кинетическая энергия тела
Ек – кинетическая энергия тела
m – масса тела
V – скорость тела
Теорема о изменении кинетической энергии
AF – работа равнодействующей силы
Eкин-кон – конечная кинетическая энергия тела
Eкин-нач – начальная кинетическая энергия тела
Работа равнодействующей силы равна изменению кинетической энергии тела.
Потенциальная энергия Силы упругости
Wупр – потенциальная энергия силы упругости
k – коэффициент жесткости пружины
ΔX – деформация пружины
Потенциальная энергия силы тяжести
W – энергия силы тяжести
m – масса тела
g – ускорение свободного падения
h – расстояние до нулевого уровня
Нулевой уровень выбирается ПРОИЗВОЛЬНО исходя из удобства задачи, но чаще всего в нижнем положении тела.
Нулевой уровень можно выбрать и так, что тело окажется НИЖЕ нулевого уровня, в этом случае потенциальная энергия силы тяжести будет отрицательна!
Работа потенциальной силы (силы тяжести или силы упругости)
AF – работа потенциальной силы
Wкон – конечная потенциальная энергия тела
Wнач – начальная потенциальная энергия тела
Для случая силы тяжести:
Для случая силы упругости:
Смотри так же конспект по теме “Закон сохранения механической энергии”
Закон сохранения механической энергии
Закон сохранения механической энергии гласит, что полная механическая энергия системы тел в начальном состоянии равна полной механической энергии системы в конечном состоянии.
В свою очередь полная мех. энерия опрделяется как сумма всех энергий тела:
Eк – кинетической энергии
Wупр – потенциальной энергии упругости
Wmg – потенциальной энергии силы тяжести.
1. В системе отсутствуют диссипативные силы
2. На систему НЕ действуют внешние силы или работа внешних сил равна нулю.
Конспект по теме здесь
Закон сохранения механической энергии для незамкнутых систем
Закон сохранения механической энергии гласит, что изменение полной механической энергии системы тел равно сумме работ внешних и диссипативных сил.
Внешние силы – это силы со сторноны тел не входящих в систему,
Диссипативные силы – это силы, которые переводят механическую энергию в тепловую.
Давление силы F
p – давление силы
F – сила, действующая на поверхность
S – площадь поверхности
Гидростатическое давление
p – гидростатическое давление
ρ – плотность жидкости
g – ускорение свободного падения
h – глубина (расстояние от поверхности по вертикали) на которой определяется давление
Закон Паскаля. Общее давление нескольких слоев жидкости.
Закон Паскаля – внешнее давление, оказываемое на жидкость или газ, передается во все точки жидкости (газа) без изменения.
На рисунке показан сосуд с несколькими слоями жидкости. В этой ситуации атмосферное давление, давление столба зеленой, желтой и синей жидкостей, передается на дно сосуда (в соответствии с законом Паскаля) и, следовательно, общее давление может быть найдено как сумма отдельных давлений каждого слоя жидкости + атмосферное давление.
Соотношение для пресса
F1 – сила действующая на малый поршень пресса
F2 – сила действующая на большой поршень пресса
S1 – площадь малого поршня
S2 – площадь большего поршня
Условие не сжимаемости жидкости
ΔV1 – изменение объема жидкости в левом сосуде, при движении поршня вниз
ΔV2 – изменение объема жидкости в правом сосуде, при движении поршня вверх
Δh1 – расстояние, которое проходит левый поршень
Δh2 – расстояние, которое проходит правый поршень
Учитывая, что объем цилиндра определяется как произведение площади цилиндра S на его высоту h, условие несжимаемости может быть переписано как
Сила Архимеда
FА – сила Архимеда
ρж – плотность жидкости
g – ускорение свободного падения
Vпчт – объем погруженной части тела
Средняя плотность тела
ρ – средняя плотность тела
mобщ – общая масса тела
Vобщ – общий объем тела
m1 – масса 1-го тела, m2 – масса 2-го тела
V1 – объем 1-го тела, V2 – объем 2-го тела
Количество вещества через массу
ν – количество вещества
m – масса тела
М – молярная масса тела
Количество вещества через число частиц
ν – количество вещества
N – число частиц (атом или молекул)
NA – постоянная Авогадро
Концентрация частиц газа
n – концентрация
N – число частиц (атом или молекул)
V – объем газа (или другого тела)
ρ – плотность тела
n – концентрация
m0 – масса одной частицы
Связь плотности и концентрации частиц газа
ρ – плотность газа
n – концентрация газа
m0 – масса одной частицы
Частицей считается не только молекула, но и атом, если он не включен в молекулу т.е. “сам по себе”
Основное уравнение МКТ
m0 – масса молекулы газа (или масса атома, если газ одноатомный)
n – концентрация молекул (атомов) газа
{V^2} – квадрат средней квадратичной скорости молекул (атомов) газа.
Средняя квадратичная скорость молекул газа
V1 – скорость 1-й молекулы газа
V2 – скорость 2-й молекулы газа
V3 – скорость 3-й молекулы газа
VN – скорость N-й молекулы газа
Эта формула применяется в контексте мысленного эксперимента, в котором берется некоторый замкнутый объем газа и для каждой частицы, находящейся в этом объеме, измеряется ее скорость. Разумеется в реальность такой эксперимент не возможен, так как даже в очень маленьком объеме число молекул огромно.
Средняя квадратичная скорость, определение через температуру
<V> – средняя квадратичная скорость
k – постоянная Больцмана
T – абсолютная температура (температура по шкале Кельвина)
m0 – масса молекулы (атома)
Способ запомнить
“три кота ели мясо под крышей”
Средняя квадратичная скорость, определение через давление
<V> – средняя квадратичная скорость
p – давление газа
n – концентрация
m0 – масса молекулы (атома)
Способ запомнить
“три пирата на монету под пальмой”
Давление газа через концентрацию и среднюю кинетическую энергию
n – концентрация молекул газа
{E} – средняя кинетическая энергия молекул газа.
Давление газа через концентрацию и температуру
n – концентрация молекул газа
Т – температура газа.
Абсолютная влажность
mH2O – масса водяного пара
VH2O – объем, в котором находится рассматриваемая масса водяного пара
Абсолютная влажность воздуха – плотность водяных паров содержащихся в воздухе.
Относительная влажность
Pакт – актуальное давление водяного пара. Актуальное давление это значит давление, которое есть здесь и сейчас.
Pmax/T – максимально возможное давление водяного пара для данной температуры T воздуха.
Относительную влажность воздуха можно искать так же через плотность водяных паров
Масса одной молекулы
m0 – масса одной молекулы (атома)
M – молярная масса вещества
NА – постоянная Авогадро
Доп. формула (детская)
m – масса всего вещества
N – число молекул (атомов)
Связь температурных шкал
T – температура по шкале Кельвина
t – температура по шкале Цельсия
Доп. формула
изменение температуры по шкале Кельвина = изменению температуры по шкале Цельсия
Уравнение Менделева-Клайперона
p – давление газа
V – объем газа
R – универсальная газовая постоянная
T – температура по Кельвину
ν – количество вещества
Следствием уравнения Менделеева-Клайперона являются три изопроцесса
Средняя кинетическая энергия поступательного движения частицы газа
Т – температура газа.
Изменение внутренней энергии идеального одноатомного газа
ΔU – изменение внутренней энергии идеального одноатомного газа
ν – количество вещества
R – универсальная газовая постоянная
Тк – конечная температура
Тн – начальная температура
изменение внутренней энергии идеального одноатомного газа можно найти через давление и объем
pк – конечное давление газа
Vк – конечный объем газа
pн -начальное давление газа
Vн – начальный объем газа
Работа газа при постоянном давлении (изобарный процесс)
Ap – работа газа
p – давление газа
Vк – конечный объем газа
Vн – начальный объем газа
Работа газа в изобарном процессе может быть так же найдена через изменение температуры
ν — количество вещества
R — универсальная газовая постоянная
Тк — конечная температура
Тн — начальная температура
Количество теплоты при нагревании
Q – количество теплоты при нагревании
с – удельная теплоемкость
m – масса тела
tк – конечная температура тела
tн – начальная температура тела
Количество теплоты для плавления / кристаллизации
Q – количество теплоты для процессов плавления (+) / кристаллизации (-)
λ – удельная теплота плавления
m – масса тела
Уравнение фотоэффекта
hν – энергия кванта света, падающего на пластинку
Арв – работа выхода электрона
mV^2/2 – максимальная кинетическая энергия электронов, выбиваемых квантами света
Доп. формула.
Δφторм – тормозящая разность потенциалов
qе – заряд электрона
Уравнение теплового баланса
Q1 , Q2 , Q3 – количество теплоты полученное / отданное телами в процессе теплообмена.
Пример
В сосуд со льдом, при температуре ниже нуля, впускают некоторую массу перегретого пара, достаточную для того что бы в сосуде установилась температура выше нуля, если пренебречь теплоемкостью сосуда то, схема процесса будет иметь вид:
КПД теплового двигателя
ɳ – КПД теплового двигателя
Апз – полезная работа
Qнагр – теплота полученная от нагревателя
Доп. соотношение – закон сохранения энергии для теплового двигателя
Qхол – теплота отданная холодильнику
С учетом закона сохранения энергии КПД можно выразить как
Первый закон термодинамики
Q – количество теплоты ( “+” – газ получает тепло, “-” газ отдает тепло)
ΔU – изменение внутренней энергии газа
Аг – работа совершенная газом
КПД идеального теплового двигателя
Идеальный тепловой двигатель – двигатель работающий по циклу Карно, циклу состоящему из двух изотерм и двух адиабат
ɳ – КПД идеального теплового двигателя
Tнагр – температура нагревателя
Tхол – температура холодильника
Закон сохранения заряда
В замкнутой системе общий заряд системы с течением времени не меняется, т.е. заряд системы в начальном состоянии равен заряду системы в конечном состоянии.
Закон Кулона для точечных зарядов
Fкулона – сила кулона
q1– заряд первого тела
q2– заряд второго тела
L – расстояние между центрами тел
k – коэффициент пропорциональности
k = 9*10^9 Н*м^2/Кл^2
ε – диэлектрическая проницаемость
Диэлектрическая проницаемость среды
E0 – напряженность электрического поля в вакууме.
E – напряженность того же поля среде (воде, масле и т.п.)
Т.е. диэлектрическая проницаемость показывает во сколько раз напряженность поля в среде меньше, чем вакууме.
Напряженность электрического поля через пробный заряд
Е – напряженность электрического поля
Fэ – сила , действующая на пробный заряд
qпр – пробный заряд
Напряженность электрического поля заряженной металлической сферы
qист – заряд источник (заряд сферы)
L – расстояние от центра сферы до точки, в которой определяется напряженность
R – радиус сферы
Напряженность электрического поля создаваемого точечным зарядом.
E – напряженность электрического поля
q– заряд источник
L – расстояние между зарядом и точкой, где определяется напряженность
ε – диэлектрическая проницаемость
Напряженность создаваемая бесконечной заряженной плоскостью
qист – заряд распределенный по площади S
Принцип суперпозиции электрических полей
Принцип суперпозиции электрических полей заключается в том, что в системе из нескольких зарядов, каждый заряд создает свое поле не зависимо от присутствия других зарядов. Следствием этого является, в частности то, что общая напряженность, создаваемая в точке несколькими зарядами, равна векторной сумме напряженностей создаваемых каждым зарядом в отдельности.
E12 – общая напряженность в точке А
Е1 – напряженность создаваемая 1-м зарядом в точке А
Е2 – напряженность создаваемая 2-м зарядом в точке А
Потенциал точечного заряда
φ – потенциал точечного заряда
q– заряд источник
L – расстояние между зарядом и точкой, где определяется потенциал
ε – диэлектрическая проницаемость
Потенциал электрического поля заряженной металлической сферы
qист – заряд источник (заряд сферы)
L – расстояние от центра сферы до точки, в которой определяется потенциал
R – радиус сферы
Напряженность однородного электрического поля
|E| – модуль напряженности однородного ЭП
φ1 – потенциал первой эквипотенциальной поверхности
φ2 – потенциал второй эквипотенциальной поверхности
|Δφ| – модуль разности потенциалов между двумя эквипотенциальными поверхностями
d – расстояние между двумя ЭПП
ЭквиПотенциальная Поверхность – поверхность, все точки которой имеют одинаковый потенциал.
Работа электрического поля
Аэп – работа электрического поля
φк – конечный потенциал
φн – начальный потенциал
qпр – пробный заряд, перемещаемый из точки с потенциалом φ1 в точку с потенциалом φ2
Работа ЭП по перемещению заряда в однородном электрическом поле
Е – напряженность электрического поля
qпр – пробный заряд
d – расстояние между двумя эквипотенциальными поверхностями, на которых располагаются начальная и конечная точки движения заряда (потенциалы этих поверхностей φ1 и φ2 ).
• если они направлены в одну сторону, знак “+”
• если они направлены в разные стороны, знак “-”
Емкость конденсатора
С – емкость конденсатора
q – заряд конденсатора (заряд одной из его пластин, не важно какой)
U – напряжение конденсатора (разность потенциалов между обкладками)
Емкость конденсатора через геометрические параметры
ɛ – диэлектрическая проницаемость среды между обкладками конденсатора
S – площадь одной из обкладок (по умолчанию обкладки одинаковы)
d – расстояние между обкладками
Энергия конденсатора
W – энергия конденсатора
U – напряжение на конденсаторе
q – заряд конденсатора
Дополнительные формулы
Учитывая, что заряд и напряжение конденсатора связаны соотношением
Можно получить две дополнительные формулы энергии конденсатора
Сопротивление проводника
R – сопротивление проводника
ρ – удельное сопротивление
l – длинна проводника
S – площадь поперечного сечения
Способ запомнить: ро–лек / с
Закон ома для участка цепи
I1 – сила тока текущая по сопротивлению R1
U1 – напряжение на сопротивлении R1
R1 – сопротивление участка №1
Последовательное соединение проводников
U1 – напряжение на первом сопротивлении
U2 – напряжение на втором сопротивлении
U12 – общее напряжение участка
I1 – сила тока первого сопротивления
I2 – сила тока второго сопротивления
I12 – общая сила тока
R12 – эквивалентное сопротивление участка (общее сопротивление)
соединение проводников
Работа электрического тока. Закон Джоуля-Ленца.
A – работа электрического тока на участке цепи
U – напряжение на участке цепи (где вычисляется работа)
t – время, в теч которого совершается работа.
Доп. формулы
ЭДС источника тока
Aст – работа сторонних сил (показаны синим) по перемещению заряда q через источник тока против сил электрического поля (показаны желтым).
qmax – заряд прошедший через источник тока.
Сторонние силы это силы не электростатического происхождения (химические, механические и т.п.), осуществляющие работу по разделению заряда и, поддерживающие таким образом, постоянную разность потенциалов на клеммах источника.
Закон Ома для полной цепи
E – ЭДС
R – сопротивление внешнего участка цепи (на рис. синий пунктир)
r – сопротивление источника тока (красный пунктир – внутренний участок цепи)
Напряжение на клеммах источника тока
φA – φB – разность потенциалов на клеммах источника
I – ток протекающий через источник
r – внутренне сопротивление источника тока
Напряжение на клеммах можно определить так же и через внешний участок цепи
Мощность эл. тока на участке цепи
P – мощность электрического тока
I – cила тока на участке, где вычисляется мощность
U – напряжение на участке , где вычисляется мощность
Доп. формулы:
Мощность источника тока (полная мощность)
q – заряд прошедший через источник тока
Δt – время, в течении которого ток шел через источник
I – ток протекающий через источник
Учитывая закон Ома для полной цепи, можно получить две дополнительные формулы для работы источника
КПД источника тока
Апз – полезная работа, т.е. работа на внешнем участке цепи
Апл – полная работа, т.е. работа источника тока
R – сопротивление внешнего участка цепи
r – сопротивление внутреннего участка цепи (внутреннее сопротивление источника тока)
Максимальная мощность источника тока
r – сопротивление источника тока
R – сопротивление внешнего участка цепи
Сила тока
I – сила тока
q – заряд прошедший через поперечное сечение проводника
t – время , за которое прошел заряд
Параллельное соединение проводников
U1 – напряжение на первом сопротивлении
U2 – напряжение на втором сопротивлении
U12 – напряжение эквивалентного участка
I1 – сила тока первого сопротивления
I2 – сила тока второго сопротивления
I12 – общая сила тока (в неразветвленном участке)
R12 – эквивалентное сопротивление участка (общее сопротивление)
соединение проводников
Сила Ампера
FA – сила Ампера
B – индукция магнитного поля
I – сила тока
l – длинна проводника
α – угол между направлением силы тока и вектором магнитной индукции
Сила Лоренца
Fл – сила Лоренца
В – магнитная индукция
q – заряд движущейся частицы
V – скорость частицы
α – угол между направлением вектора магнитной индукции и скоростью частицы
Радиус окружности, при движении заряженной частицы в магнитном поле
R – радиус окружности
m – масса частицы
V – скорость частицы
q – заряд
В– магнитная индукция
Доп. формула. – период при движении заряженной частицы в магнитном поле
(необходимо использование формулы длинны окружности и формулы скорости, при равномерном движении)
Принцип суперпозиции магнитных полей
Принцип суперпозиции магнитных полей заключается в том, что в системе из нескольких источников Магнитных Полей, каждый источник МП создает свое поле не зависимо от присутствия других источников. Следствием этого является, в частности то, что общая магнитная индукция, создаваемая в точке несколькими источниками, равна векторной сумме магнитных индукций создаваемых каждым источником в отдельности. Источником МП может быть, например, проводник с током (на рисунке как раз такой случай)
В12 – результирующий вектор магнитной индукции
В1 – вектор магнитной индукции создаваемый в точке, первым проводном с током
В2 – вектор магнитной индукции создаваемый в точке, вторым проводном с током
Как определить направление МП источника с током смотри см. правило буравчика или правило правой руки
Правило левой руки
Если левую руку расположить так что бы четыре пальца были направлены по направлению тока, а линии магнитной индукции входили в ладонь (как показано на рисунке), то отогнутый большой палец руки покажет направление вектора силы Ампера, действующей на проводник с током в магнитном поле.
Правило буравчика или правило правой руки (направление линий магнитной индукции проводника с током)
Для прямолинейного проводника с током
Мысленно обхватим прямолинейный проводник с током правой рукой (как показано на рисунке слева), так что бы направление большого пальца совпало с направлением тока, тогда направление четырех пальцев совпадет с направлением линий магнитной индукции.
Для соленоида (кругового витка с током)
Правило правой руки применимо так же и для соленоида. В этом случае четыре пальца нужно направить по току, тогда большой палец покажет направление линий магнитной индукции.
Закон изменения заряда в ЭлектроМагнитном контуре
qmax – максимальный заряд конденсатора
ω – циклическая частота
t – момент, для которого вычисляется заряд (конденсатора)
Закон изменения напряжения в ЭлектроМагнитном контуре
Umax – максимальное напряжение
ω – циклическая частота
t – момент времени, для которого вычисляется напряжение
Эта формула легко выводится из закона изменения заряда в ЭлектроМагнитном контуре, если учесть, что заряд и напряжение связаны соотношением
Закон изменения тока в ЭлектроМагнитном контуре
Imax – максимальный ток
ω – циклическая частота
t – момент времени, для которого вычисляется ток
Амплитудное значение тока в ЭлектроМагнитном контуре
qmax – максимальный заряд
ω – циклическая частота
Полная энергия в ЭлектроМагнитном контуре. Закон сохранения энергии для ЭМК.
qmax – максимальный заряд конденсатора
Imax – максимальный ток контура
L – индуктивность катушки
С – емкость конденсатора
q и i – промежуточные значения заряда и тока соответственно.
Условия максимума и минимума интерференции
Δ – разность хода двух когерентных волн
λ – длинна волны
n – целое число
Верхняя формула – условие МАКСИМУМА – Две когерентные волны усиливают друг-друга, если разность хода равна четному четному числу полуволн.
Нижняя формула – условие МИНИМУМА – Две когерентные волны ослабляют друг-друга, если разность хода равна НЕчетному четному числу полуволн.
! На рисунке показан случай УСИЛЕНИЯ волн.
Уравнение максимумов для дифракционной решетки
λ – длинна волны света падающего дифракционную решетку
n – порядок максимума
d – период дифракционной решетки
β – угол, под которым будет виден n-й порядок максимума
Закон отражения
α – угол между падающим лучем и перпендикуляром восстановленным в точку падения
β – угол между отраженным лучем и перпендикуляром восстановленным в точку падения
Закон преломления света
α – угол между падающим лучем и перпендикуляром восстановленным в точку падения
n1 – показатель преломления первой среды
β – угол между преломленным лучем и перпендикуляром восстановленным в точку падения
n2 – показатель преломления второй среды
Критический угол полного внутреннего отражения
αкр – критический угол полного внутреннего отражения
n1 – показатель преломления первой среды
n2 – показатель преломления второй среды
Примечание. т.к. sin не может больше единицы то обязательно n1 < n2
Угол поворота луча призмой
α – угол падения луча на призму
β* – угол выхода луча из призмы
φ – преломляющий угол призмы
Абсолютный показатель преломления
n – абсолютный показатель преломления
с – скорость света в вакууме
V – скорость света в среде
Оптическая сила линзы
F – фокусное расстояние линзы (в метрах)
Оптическая сила МЕНЬШЕ НУЛЯ для рассеивающей линзы и
Оптическая сила БОЛЬШЕ НУЛЯ для собирающей линзы.
Формула тонкой линзы
F – фокусное расстояние линзы (“+” если линза собирающая, “-” если рассеивающая)
d – расстояние от предмета до линзы (всегда с плюсом)
f – расстояние от линзы до изображения (“+” если изображение действительное, “-” если изображение мнимое)
Линейное увеличение линзы
h – высота предмета
H – высота изображения
Учитывая подобие заштрихованных треугольников, линейное увеличение может быть выражено как
d – расстояние от предмета до линзы
f – расстояние от линзы до изображения
Энергия кванта электромагнитного излучения
E – энергия кванта электромагнитного излучения
ν – частота
h – постоянная Планка
Связь энергии кванта с энергиями орбит атома (второй постулат Бора)
hν – энергия излучаемого (поглощаемого) кванта
Ek – энергия k – го уровня атома
En – энергия n – го уровня атома
Доп. формула.
Энергия n – го уровня атома водорода
En – энергия уровня с порядковым номером n
E1 – модуль энергии первого уровня (13,6 эВ)
n – порядковый номер уровня
Магнитный поток
Ф – магнитный поток
В – магнитная индукция
n – нормаль к поверхности контура
S – площадь
α – угол между нормалью к поверхности контура и вектором магнитной индукции
Закон электромагнитной индукции
<ξ> – средняя ЭДС возникающая в контуре
ΔФ – изменение магнитного потока
Δt – время, за которое произошло изменение
Явление ЭМИ заключается в
1) возникновении ЭДС в контуре
2) при изменении магнитного потока пронизывающего контур
ЭДС индукции в поступательно движущемся проводнике
ξ – ЭДС, возникающая в проводнике при его поступательном движении в магнитном поле
V – скорость проводника
B – магнитная индукция
l – длина проводника
Условие применимости
1. Движение должно быть ПОСТУПАТЕЛЬНЫМ т.е. таким что бы все точки тела двигались по одинаковым траекториям (тело оставалось паралельным самому себе в любой момент времени)
2. Формула справедлива для ПРЯМОЛМНЕЙНОГО проводника
3. Направление скорсти перпендикулярно проводнику и линиям магнитной индукции
ЭДС самоиндукции
ΔI – изменение сила тока за промежуток времени Δt
Доп. формула. – магнитный поток соленоида с током
Ф – магнитный поток
L – индуктивность соленоида
I – сила тока
ЭДС самоиндукции – частный случай более общего явления – ЭДС индукции
Энергия магнитного поля соленоида с током
W – энергия магнитного поля
L – индуктивность катушки (соленоида)
I – сила тока
Циклическая частота
ω – циклическая частота
T – период колебаний.
Циклическая частота соответствует угловой скорости вращения радиус вектора в геометрической модели колебаний.
Фаза колебания
φ0 – начальная фаза колебания
ωt – изменение фазы за время t.
В геометрической модели колебания ωt соответствует углу поворота радиус-вектора (красная стрелка) за время t
Что такое фаза?
Формально фаза это аргумент функции sin или cos задающих положение колеблющейся точки.
Неформально, фаза – определяет какую ЧАСТЬ колебания совершила точка. Например фаза π/2 – означает четверть колебания (π/2 это четверть круга), фаза π – половину колебания (π – это половина круга), и т.д.
Уравнение гармонических колебаний. Закон изменения координаты.
X – координата в момент времени t
Xmax – максимальное отклонение тела от положения равновесия (амплитуда)
ω – циклическая частота колебаний
t – момент времени, для которого определяется координата
Примечание. Уравнение показано для случая, когда X0 = 0
Доп. формулы
V – скорость в момент времени t
Vmax – максимальное (амплитудное) значение скорости
a – ускорение в момент времени t
amax – максимальное (амплитудное) значение ускорения
Уравнение скорости для процесса гармонических колебаний
A – амплитуда колебания
ω – циклическая частота
φ0 – начальная фаза колебания
t – момент времени, для которого определяется скорость.
Уравнение скорости, показанное выше, имеет место при условии, что уравнением координаты является
Уравнение ускорения для процесса гармонических колебаний
A – амплитуда колебания
ω – циклическая частота
φ0 – начальная фаза колебания
t – момент времени, для которого определяется ускорение.
Ускорение является 2-й производной от координаты.
Уравнение ускорения, показанное выше, имеет место при условии, что уравнением координаты является
Смотри так же 10.07. Амплитуда ускорения (максимальное ускорение ) в процессе ГК.
Амплитуда скорости (максимальная скорость) в процессе ГК
A – амплитуда колебания
ω – циклическая частота
Смотри так же уравнение скорости для процесса гармонических колебаний.
Амплитуда ускорения (максимальное ускорение ) в процессе ГК
A – амплитуда колебания
ω – циклическая частота
Смотри так же уравнение ускорения для процесса гармонических колебаний.
Период колебаний математического маятника
T – период колебаний
g – ускорение свободного падения
l – длинна нити
Период колебаний пружинного маятника
T – период колебаний
m – масса тела
k – жесткость пружины
Закон сохранения энергии для гармонических колебаний
Связь скорости волны с частотой и длинной волны
V – скорость волны
λ – длинна волны
ν – частота
Доп. формула.
T – период колебаний волны
Эта формула справдлива так же и для электромагнитных волн. В этом случае она будет иметь вид
Где с – скорость света ( с = 10^8 м/с )
Фаза колеблющейся точки среды плоской волны
к = 2π/λ волновое число (пространственный аналог периода)
l – расстояние от источника колебаний до рассматриваемой точки среды
ω – циклическая частота
t – момент времени, для которого определяется фаза.
V – скорость распространения волны
Условие максимумов/минимумов через разность фаз
Δφ – разность фаз двух взаимодействующих волн
n – целое число большее или равное нулю (порядок максимума)
k – целое число большее или равное нулю (порядок минимума)
на рисунке числами справа обозначены максимумы и их порядки
Уравнение плоской волны
к = 2π/λ волновое число (пространственный аналог периода)
l – расстояние от источника колебаний до рассматриваемой точки среды.
ω – циклическая частота.
t – момент времени, для которого определяется координата.
Уравнение определяет зависимость координаты x колеблющейся точки среды в зависимости от расстояния до источника l и от времени t. Справедливо только для плоских, не затухающих волн.
Формула Томпсона (период колебаний в электро-магнитном контуре)
T – период колебаний
L – индуктивность контура
С – емкость конденсатора
Связь энергии и массы (формула Эйнштейна)
Е – энергия тела массой m
с – скорость света (300000 км/с)
Уравнение фотоэффекта
hν – энергия кванта света, падающего на пластинку
Арв – работа выхода электрона
mV^2/2 – максимальная кинетическая энергия электронов, выбиваемых квантами света
Доп. формула.
Δφторм – тормозящая разность потенциалов
qе – заряд электрона
Красная граница фотоэффекта
Ав – работа выхода
h – постоянная Планка
νкр – минимальная частота, при которой еще наблюдается фотоэффект (красная граница фотоэффекта)
Задерживающее напряжение
Uз – задерживающее напряжение (напряжение при котором прекращается фотоэффект)
qe – заряд электрона
m – масса электрона
Vmax – максимальная скорость фото-электронов
Масса фотона через частоту
с – скорость света (с = 10^8 м/с)
Учитывая, что
Импульс фотона через частоту
с – скорость света (с = 10^8 м/с)
Учитывая что
Массовое число ядра
Z – число протонов
N – число нейтронов
В примере на рисунке Z = 2 , N = 2 (ядро гелия)
Закон радиоактивного распада (закон полураспада)
N число нераспавшихся ядер к моменту времени t от момента начала отсчета времени
N0 – число нераспавшихся ядер в момент начала отсчета времени
t – момент времени для которого определяется число не распавшихся ядер
T – период полураспада.
Энергия связи ядра
Энергия связи ядра – минимальная энергия, необходимая что бы разделить ядро на отдельные элементы (протоны и нейтроны)
A – массовое число ядра (A = Z + N)
Z – число протонов
N – число нейтронов
mp – масса протона
mn – масса нейтрона
Мя – масса исходного ядра
с – скорость света (с = 10^8 м/с)
Выражение в скобках называется “дефектом массы ядра”
Теорема Пифагора
с – гипотенуза
a – катет
b – катет
Теорема Пифагора применима только для ПРЯМОУГОЛЬНОГО треугольника!
Теорема косинусов
с – сторона напротив угла α
a – первая сторона касающаяся угла α
b – вторая сторона касающаяся угла α
Теорема косинусов применима для ЛЮБЫХ ТРЕУГОЛЬНИКОВ !
Косинус угла
b – прилежащий катет (прилежит к тому углу, косинус которого мы вычисляем)
с – гипотенуза
Что бы легче было запомнить используйте фразу – КОСИНУС КАСАЕТСЯ, тогда не перепутаете какой катет надо делить для косинуса, а какой для синуса.
Синус угла
a – противолежащий катет (лежит против того угла, синус которого вычисляем)
с – гипотенуза
Тангенс угла
a – противолежащий катет (находится на против того угла, тангенс которого мы вычисляем)
b – прилежащий катет (прилежет к углу тангенс которого мы вычисляем)
Длинна окружности
R – радиус окружности
Площадь круга
R – радиус окружности
Площадь треугольника
с – сторона на которую опускаем высоту
b – высота
Объем сферы
R – радиус окружности