Skalar, wielkość fizyczna (lub geometryczna) opisywana jedną liczbą (np. energia). Liczba ta nie zależy od wyboru układu współrzędnych dla wektorów. Wektor, wielkość, do której określenia potrzebne są trzy liczby (w trójwymiarowej przestrzeni) w wybranym układzie współrzędnych. Te 3 liczby jednoznacznie wyznaczają kierunek, zwrot oraz długość wektora. Pseudowektor - wielkość przedstawiana jako odcinek zorientowany, którego zwrot jest określony umową (np. przez prawoskrętność wektorów). Tensor, obiekt geometryczny, uogólnienie skalara i wektora. Podstawowym czynnikiem klasyfikującym tensory jest reguła transformacyjna przy zmianie układu odniesienia oraz jego rząd, czyli liczba wskaźników niezbędnych do jego scharakteryzowania. Inercjalny układ odniesienia, układ odniesienia należący do wyróżnionej klasy układów, w których spełniona jest I zasada dynamiki Newtona. Istnienie inerc. ukł. odniesienia jest postulatem mechaniki klasycznej. Wszystkie prawa fizyki mają taką samą postać w każdym inercyjnym układzie odniesienia (Galileusza przekształcenie, Lorentza transformacja). Ogólna teoria względności podważa szczególną rolę inercjalnego układu odniesienia. Nieinercjalny układ odniesienia, fizyczny układ odniesienia, w którym nie jest spełniona I zasada dynamiki Newtona: np. układ związany z obracającym się ciałem (w szczególności układ związany z Ziemią) lub ciałem poddanym przyspieszeniom liniowym. Przeciwieństwo układu odniesienia inercjalnego. W nieinercjalnym układzie odniesienia obserwuje się np. siłę Coriolisa, siłę odśrodkową, inne siły bezwładności.

Newtona zasady dynamiki, trzy zasady sformułowane 1687 przez I. Newtona, stanowiące podstawę jego mechaniki. W ujęciu współczesnym brzmią one: 1) (I zasada dynamiki Newtona) jeżeli siły działające na punkt materialny równoważą się, to w inercjalnym układzie odniesienia ciało porusza się ruchem jednostajnym lub spoczywa. 2) (II zasada dynamiki Newtona) zmiana pędu punktu materialnego jest proporcjonalna do działającej wypadkowej siły F. 3) (III zasada dynamiki Newtona) jeśli ciało A działa na ciało B siłą F, to B działa na A siłą o tej samej wartości i kierunku, lecz o przeciwnym zwrocie. Dla ciał o stałej masie II zasada dynamiki Newtona ujmowana jest w postaci równania: ma=F, gdzie m - masa ciała, a - wypadkowe przyspieszenie, F - wypadkowa działająca siła. W ogólności II zasada dynamiki Newtona opisana jest równaniem (pozostającym prawdziwy nawet w ramach teorii względności): dp/dt=F gdzie: p - pęd ciała. Energii zachowania zasada, jedna z podstawowych zasad fizyki mówiąca, że w każdym izolowanym układzie fizycznym całkowita suma energii jest stała (nie zmienia się w czasie). Pędu zasada zachowania, jedna z podstawowych zasad fizycznych. Zgodnie z nią całkowity wektorowy pęd układu izolowanego jest zachowany przez każdy rodzaj oddziaływań fizycznych. Zasada zachowania pędu wynika z niezmienniczości praw fizyki względem symetrii translacyjnej. Zas. Zach momentu pędu - moment pędu układu (względem dowolnego punktu nieruchomego), na który nie działa wypadkowy moment sił zewnętrznych, jest stały w czasie, tzn. zachowuje stałą wartość, kierunek i zwrot. Ładunku zachowania zasada, fundamentalna, zawsze spełniona zasada fizyczna głosząca, że różnica liczby ładunków elektrycznych dodatnich i ujemnych danego układu jest stała, bez względu na rodzaj oddziaływań zachodzących w układzie.

Gazy, jeden z trzech podstawowych stanów skupienia materii (oprócz cieczy i ciał stałych), w którym cząsteczki (lub atomy) słabo oddziałują między sobą poruszając się swobodnie w całej objętości oraz nieustannie się zderzając. Gazy nie posiadają określonego kształtu i objętości, wypełniają całą dostępną przestrzeń, mają zdolność do homogenicznego mieszania się, są ściśliwe, mogą dyfundować (dyfuzja gazów). Substancja w tym stanie wykazuje zwykle właściwości izotropowe (izotropia). Zachowanie gazu opisuje teoria kinetyczno-cząsteczkowa oparta na modelu gazu doskonałego, w myśl której energia kinetyczna jednego mola gazu wynosi E=3/2RT, energia kinetyczna jednej cząsteczki =3/2kT,

Ciała stałe, substancje, w których cząsteczki (atomy lub jony) - dzięki siłom wzajemnego przyciągania i niewielkiej energii kinetycznej - mogą wykonywać tylko drgania wokół stałych położeń i dzięki temu tworzą stosunkowo sztywny układ (trudno zmieniają kształt i objętość). Ciała stałe dzieli się na bezpostaciowe (amorficzne, przechłodzone ciecze) - ich cząsteczki rozmieszczone są bezładnie - i krystaliczne, o uporządkowanej strukturze przestrzennej (polikryształy i monokryształy).

Ciecze, ciała wykazujące własności (np. współczynnik lepkości dynamicznej, współczynnik dyfuzji, ciepło właściwe) pośrednie między gazami i ciałami stałymi. Ciecze przyjmują kształt zbiornika, w którym się znajdują, lecz nie wypełniają całej jego objętości (co odróżnia je od gazów), jednocześnie cząsteczki cieczy wykonują bezładne ruchy, dzięki czemu nie tworzą sztywnej sieci (charakterystycznej dla ciał stałych).

Ściślej upakowana sieć, w której cząsteczki mogą wykonywać tylko niektóre ruchy, powstaje podczas ochładzania cieczy. W temperaturze krzepnięcia ciecze są w równowadze z ciałami stałymi. Natomiast dyfuzyjne przejście cząsteczek cieczy do fazy gazowej nosi nazwę parowania.

Ogólnie, na ciało o masie m poruszające się ruchem postępowym z prędkością v w obracającym się układzie odniesienia działa siła bezwładności zwana siłą Coriolisa F_c

F_c = 2mv× (5.4)

Siła Coriolisa spowodowana dziennym ruchem obrotowym działa na poruszające się poziomo na Ziemi ciała, osiągając największe wartości na biegunach (przy ruchu poziomym wektory  i v są prostopadłe, niezależnie od kierunku v), a jej składowa pozioma zanika na równiku.

Czteropęd, czterowektor w przestrzeni Minkowskiego opisujący w fizyce relatywistycznej energię i pęd cząstki. Składowe czteropędu w danym układzie odniesienia dane są wzorem:

pⁱ=m₀uⁱ, (i=0,1,2,3)

gdzie m₀ - masa spoczynkowa cząstki, uⁱ - składowe jej czteroprędkości.

Składowa czasowa czteropędu dla i=0 wynosi:

p⁰ = E/c²

gdzie E - energia cząstki, c - prędkość światła w próżni.

Składowe przestrzenne równe są składowym zwykłego pędu p dzielonych przez c.

Kwadrat czteropędu jest niezmiennikiem relatywistycznym, prawo zachowania czteropędu jest uogólnieniem prawa zachowania energii i pędu w fizyce klasycznej. Dla E i p zachodzi tzw. związek dyspersyjny

E = c (p²+m₀²c⁴)^0.5.

Zobacz również

Czteroprędkość, czterowektor w przestrzeni Minkowskiego opisujący w fizyce relatywistycznej ruch punktowej cząstki, o składowych:

uⁱ=dxⁱ/dτ, (i=0,1,2,3)

gdzie τ - czas własny punktu.

W danym układzie odniesienia składowa czasowa dana jest wzorem:

a składowe przestrzenne równe są:

gdzie v - prędkość cząstki (indeksy oznaczają składowe), c - prędkość światła w próżni.

Czteroprędkość jest w teorii względności jednostkowym wektorem typu czasowego.

Dopplera zjawisko (efekt), zmiana obserwowanej częstości fali wywołana względnym ruchem źródła fali i odbiornika. W optyce, tj. dla fal elektromagnetycznych, stosuje się ujęcie relatywistyczne zjawiska Dopplera.

Obserwowana częstość fali ν dana jest wzorem

ν = ν₀{(1-β²)^0,5}/(1-βcosϕ)

gdzie: ν₀ - częstość emitowanej fali, β = v/c - stosunek prędkości względnej obserwatora i źródła v do prędkości światła c, ϕ - kąt pomiędzy kierunkiem względnego ruchu obserwatora i źródła a kierunkiem obserwacji (tj. rozprzestrzenianie się fali do obserwatora).

Częstość rośnie (barwa światła przesuwa się w kierunku fioletu) przy wzajemnym zbliżaniu się źródła i odbiornika, a maleje (barwa światła przesuwa się w kierunku czerwieni) przy wzajemnym oddalaniu się.

Bliższa analiza powyższego wzoru wskazuje na zmianę częstości nawet przy ruchu prostopadłym do kierunku propagacji fali. To zjawisko nosi miano poprzecznego efektu Dopplera i zostało potwierdzone eksperymentalnie.

W ujęciu nierelatywistycznym, dla fal akustycznych, obserwowana częstość ν dana jest wzorem

ν = ν₀(1-β₁cosϕ₁)/(1-β₂cosϕ₂)

gdzie: ν₀ - częstość emitowanej fali, β₁ = v/u - stosunek prędkości obserwatora v do prędkości fali u, ϕ₁ - kąt pomiędzy kierunkiem ruchu obserwatora i kierunkiem propagacji fali, β₂ = V/u - stosunek prędkości źródła fali V do prędkości fali u, ϕ₂ - kąt pomiędzy kierunkiem ruchu źródła i kierunkiem propagacji fali.

Zakładając współliniowość kierunków rozchodzenia się fali, ruchu źródła i ruchu obserwatora, można rozpatrzyć dwa szczególne przypadki:

1) porusza się tylko obserwator (V = 0, czyli β₂=0). Wówczas, o ile obserwator się oddala, to ϕ₁=0 i ν = ν₀(1-β₁), czyli obserwowana częstość fali jest mniejsza (dźwięk niższy) od emitowanej, a gdy obserwator się przybliża, to ϕ₁=π (w radianach lub inaczej 180°) i ν = ν₀(1+β₁), czyli obserwowana częstość fali jest większa (dźwięk wyższy) od emitowanej.

2) porusza się tylko źródło (v=0, czyli β₁=0). Wówczas częstotliwość maleje (dźwięk niższy) przy oddalaniu się źródła {bo ν = ν₀/(1+β₂)}, a rośnie (dźwięk wyższy) przy jego zbliżaniu się {bo ν = ν₀/(1-β₂)}.

W akustyce, w przeciwieństwie do optyki, zmiana częstości wywołana zjawiskiem Dopplera zależy nie tylko od wielkości prędkości ruchu względnego, ale i od ich prędkości względem ośrodka. Dopplera zjawisko wykorzystywane jest w wielu dziedzinach, m.in. w urządzeniach radiolokacyjnych do pomiaru prędkości obiektu.

Zobacz również

---