background image

GRUPA I 
 
1.Zasady dynamiki dla ruchu postępowego: 
I zasada dynamiki
 (zasada bezwładności)- informuje, jakie warunki muszą zostać spełnione, 
aby ciało pozostawało w spoczynku lub poruszało się ruchem jednostajnym prostoliniowym. 
Jeżeli  zrównoważenie  sił  następuje  w  momencie,  gdy  ciało,  na  które  one  działają,  jest  w 
spoczynku, to pozostanie w spoczynku. Jeżeli natomiast ciało było wcześniej w ruchu, nadal 
będzie poruszać się z taką samą prędkością, jaką miało w chwili zrównoważenia. Ruch będzie 
więc  jednostajny  i  prostoliniowy.  Inaczej  mówiąc: jeżeli  na  ciało  działają  siły  równoważące 
się, to nie zmienia ono swojej prędkości. 
II  zasada  dynamiki  (zasada  akcji  i  reakcji)-  Jeśli  siły  działające  na  ciało  się  nie  równoważą 
(czyli  siła  wypadkowa   ⃗  jest  różna  od  zera),  to  ciało  jest  w  ruchu  zmiennym  z 
przyspieszeniem, którego wartość jest wprost proporcjonalna do wartości siły wypadkowej: 
 ⃗  

 ⃗

 

 

III zasada dynamiki-Oddziaływania ciał są zawsze wzajemne. Siły wzajemnego oddziaływania 
dwóch  ciał  mają  takie  same  wartości,  taki sam  kierunek,  przeciwne  zwroty  i  różne  punkty 
przyłożenia  (każda  działa  na  inne  ciało).  Każdej  akcji  towarzyszy  reakcja  równa  co  do 
wartości i kierunku lecz przeciwnie zwrócona. 
 
2. Zasada zachowania pędu dla bryły obrotowej: 
Jeżeli wypadkowy moment sił jest równy zeru, to moment pędu bryły nie ulega zmianie. 
Jeżeli  

⃗⃗⃗    , to   

⃗⃗⃗⃗⃗    , to znaczy            

Jeżeli jest możliwa zmiana momentu bezwładności układu pod działaniem sił wewnętrznych, 
to zmianom I towarzyszą zmiany ω, a iloczyn  jest stały.      

 

 

 

⃗⃗⃗⃗⃗    

 

 

 

⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 

**np.  Jeżeli  baletnica  wykonująca  piruet  zmieni  swój  moment  bezwładności,  to  również 
zmieni  się  jej  szybkość  kątowa.  Podobnie  sportowiec  w  czasie  wykonywania  salta  zmienia 
swoją szybkość kątową, gdy zmieni się ułożenie ciała wokół osi obrotu. 
W  konstrukcji  helikoptera  wykorzystywano  zasadę  zachowania  momentu  pędu.  Po 
wprawieniu  w  ruch  głównego  śmigła  kadłub  helikoptera  uzyskuje  moment  pędu,  lecz  o 
przeciwnym zwrocie, co wprawiłoby cały helikopter w ruch obrotowy. Aby temu zapobiec, 
na ogonie helikoptera umieszcza się małe śmigło, które kompensuje ruch obrotowy korpusu 
helikoptera 

3. Pole elektrostatyczne i działające siły: 
To  przestrzeń  wokół  nieruchomych  ładunków  lub  ciał  naelektryzowanych,  w  której  na 
ładunki elektryczne działają siły. Ładunki oznaczamy symbolami Q lub q. Jednostką ładunku 
elektrycznego  jest  1  kulomb  [1C].  Pole  elektrostatyczne  przedstawia  się  graficznie  za 
pomocą  tzw.  linii  pola.Linie  pola  mają  sens  fizyczny  torów,  po  których  poruszałby  się  w 
danym  polu  mały  próbny  ładunek  dodatni.Linie  pola  zawsze  zaczynają  się  na  ładunkach 
dodatnich,  a  kończą  na  ujemnych.  Linie  pola  wyznaczają  również  w  każdym  punkcie  pola 
kierunek  siły  wypadkowej  działającej  na  ciało,  obarczone  ładunkiem,  umieszczone  w  tym 
punkcie. Linie te nie przecinają się wzajemnie, a ich zagęszczenie jest miarą oddziaływania 
elektrostatycznego (większe zagęszczenie linii – silniejsze oddziaływanie). Wyróżniamy dwa 
podstawowe typy pól elektrostatycznych: centralne i jednorodne. 
 

 

 

 

4. Prawo Faradaya: 
W zamkniętym obwodzie znajdującym się w zmiennym polu magnetycznym pojawia się siła 
elektromotoryczna 

indukcji równa 

szybkości 

zmian strumienia 

indukcji 

pola 

magnetycznego przechodzącego  przez  powierzchnię  rozpiętą  na  tym  obwodzie.  Prawo  to 
wyraża  się wzorem:       

  

 

  

,  gdzie  

 

-  strumień  indukcji  magnetycznej, 

  

 

  

  –  szybkość 

zmiany  strumienia  indukcji  magnetycznej.  Jeżeli  w  miejscu  pętli  umieści  się  zamknięty 
przewodnik  o  oporze R,  wówczas  w  obwodzie  tego  przewodnika  popłynie  prąd  o 
natężeniu I:       

 
 

 

  

 

  

.  W  przypadku  zwojnicy  o N zwojach,  wzór  na  siłę 

elektromotoryczną indukcji można zapisać w postaci:       

  

  

. Wzór wynikający z prawa 

Faradaya można przedstawić w postaci całkowej:    

∫           

 

  

∫       

 

 

, gdzie  -siła 

elektromotoryczna powstająca w pętli, E  - natężenie indukowanego pola elektrycznego, l - 
długość pętli, dl - nieskończenie krótki odcinek pętli, S - powierzchnia zamknięta pętlą lB - 
indukcja  magnetyczna.  W  postaci  różniczkowej  prawo  wyraża  wzór:           

  

  

  będący 

jednym z równań Maxwella. 

 

 

 

 

GRUPA II 
 
1. Zasady dynamiki dla ruchu obrotowego:
 
I  zasada  dynamiki-  Jeżeli  suma  momentów  sił  działających  na  bryłę  sztywną,  czyli 
wypadkowy moment siły względem wybranej osi obrotu, jest równa zeru, to bryła pozostaje 
w spoczynku lub jest w ruchu obrotowym ze stałą prędkością kątową wokół tej osi. 

 

⃗⃗⃗    

 

⃗⃗⃗⃗⃗⃗    

 

⃗⃗⃗⃗⃗⃗        

 

⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 

    ∑  

 

                            

 

   

 

 

 

 

   

 

 

 

    

II zasada dynamiki- Jeżeli wypadkowy moment sił działających na bryłę jest różny od zera, to 
bryła  jest  w  ruchu  obrotowym  z  przyspieszeniem  kątowym  wprost  proporcjonalnym  do 
wypadkowego  momentu  siły,  i  odwrotnie  proporcjonalnym  do  wypadkowego  momentu 
bezwładności: 

 ⃗  

 
 

   

⃗⃗⃗ 

Druga zasada dynamiki w postaci uogólnionej: 

 

 

⃗⃗⃗  

  

⃗⃗⃗⃗⃗
  

 

Wypadkowy moment sił działający na bryłę sztywną jest równy prędkości zmian momentu 
pędu tej bryły. Zmiana momentu pędu bryły sztywnej może nastąpić w wyniku działania sił, 
których całkowity moment względem osi obrotu jest różny od zera. 
 
2. Moment obrotowy bryły: 
Moment  siły   

⃗⃗⃗  -  Momentem  siły względem  osi  nazywamy  iloczyn  wektorowy wektorów 

  

⃗⃗⃗⃗   ⃗: 

 

⃗⃗⃗    ⃗⃗    ⃗[      

 

   

 

       ] 

Wartość momentu siły:               ⃗⃗   ⃗  
Ramię  siły  ( ⃗⃗)  -  Ramie  siły  R

to  najkrótsza  odległość  wektora  siły  od  osi  obrotu  bryły: 

 

 

          [ ]. Kierunek wektora momentu siły ma kierunek osi, wokół której obraca się 

bryła, a zwrot zgodny z regułą śruby prawoskrętnej. 

 

 
3.Pole grawitacyjne: 
Wszystkie  ciała  nadają  otaczającej  ich  przestrzeni  pewną  własność  polegającą  na  tym,  że 
jeśli znajdzie się w tej przestrzeni inne ciało, to będzie na nie działać siła proporcjonalna do 
jego masy. O takiej przestrzeni mówimy, ze istnieje w niej pole grawitacyjne. Graficznie pole 
to  bywa  przedstawione  za  pomocą linii  pola.  Linia  pola  jest  to  prosta, wzdłuż  której  działa 
siła. Linie  pola  mają  początek w  nieskończoności  i  przecinają  się w  środku kuli.  To  dlatego 
takie  pole  nazywamy  centralnym.  W  obszarach  o  rozmiarach  liniowych,  niewielkich  w 
porównaniu  z  odległością  od  centrum  pola,  linie  tego  pola  są  niemal  równoległe.  Pole 
grawitacyjne o tej własności nazywamy jednorodnym. Pole w pobliżu powierzchni Ziemi jest 
zatem polem jednorodnym. 

   Natężenie pola grawitacyjnego w danym punkcie to        stosunek siły grawitacji działającej 

na umieszczone w tym punkcie ciało próbne do masy tego ciała. 

 ⃗  

 ⃗

 

        

  

 

 

[

 

  

Natężenie  pola  grawitacyjnego  jest  wielkością  wektorową.  Kierunek  i  zwrot  wektora 
natężenia jest taki sam, jak kierunek i zwrot wektora siły grawitacji (do źródła). Ta wielkość 
jest  cechą  pola  w  danym  punkcie,  gdyż  nie  zależy  od  masy  ciała  umieszczonego  w  tym 
punkcie. Informuje, jak duża siła grawitacji działa w tym punkcie na ciało o masie 1 kg. 
Natężenie  pola  jest  równe  przyspieszeniu  grawitacyjnemu,  czyli  przyspieszeniu  ruchu 
odbywającego  się  tylko  pod  działaniem  siły  grawitacji   ⃗    ⃗.  Ponieważ  Ziemia  nie  jest 
idealną kulą, więc punkty na jej powierzchni mają różne oddalenia od środka masy Ziemi i 
natężenia są różne. Wartości zmieniają się: od 9,90 

 

  

 na biegunach do 9,83 

 

  

 na równiku. 

Pole  grawitacyjne  istnieje  nie  tylko  na  zewnątrz,  ale  i  wewnątrz  planety.  W  kanale 
wydrążonym  wzdłuż  osi  łączącej  oba  bieguny  Ziemi  odbywałby  się  ruch,  którego 
przyspieszenie  malałoby  w  kierunku  środka  Ziemi,  a  w  środku  Ziemi  osiągnęłoby  zero. 
Zakładając,  że  gęstość  Ziemi  w  każdym  punkcie  jest  jednakowa,  siła  grawitacji  wewnątrz 
naszej  planety  i  natężenie  pola grawitacyjnego  zależałyby  liniowo  od  odległości  od  środka 
Ziemi. 
Jeżeli pole grawitacji powstaje z nałożenia się wielu pól grawitacyjnych, to natężenie pola w 
danym punkcie jest sumą geometrycznych natężeń poszczególnych pól. 

 ⃗    

 

⃗⃗⃗⃗    

 

⃗⃗⃗⃗        

 

⃗⃗⃗⃗ 

Wykres przedstawia zależność natężenia centralnego pola grawitacyjnego od odległości od  
źródła 
4. Prawo Ampera: 
Całka  krzywoliniowa wektora indukcji  magnetycznej   

⃗⃗,  wytworzonego  przez stały  prąd 

elektryczny w  przewodniku  wzdłuż  linii  zamkniętej  otaczającej  prąd,  jest  równa  sumie 
algebraicznej  natężeń  prądów   przepływających  (strumieniowi gęstości  prądu)  przez 
dowolną powierzchnię objętą przez tę linię 

∮   ⃗. Czyli: ∮  ⃗⃗     ⃗    

 

  

Prawo Ampere’a jest jednym z równań podstawowych teorii magnetyzmu. Prawo Ampere’a 
w typowej najprostszej postaci określa wartość pola wokół nieskończonego prostoliniowego 
przewodnika  z  prądem.  Linie  pole  magnetycznego  wokół  takiego  przewodnika  przyjmują 
kształt  okręgów  leżących  w  płaszczyźnie  prostopadłej  do  przewodnika.  Sam  przewodnik 
przebija płaszczyznę okręgu dokładnie w środku tego okręgu. Dla Prawa Ampere’a wynik NIE 
ZALEŻY OD KSZTAŁTU TORY ZAMKNIĘTEGO. 

 

           

 

   ⇒    

 

 

 

   

 

A dla pary równoległych przewodników (we wzorze jedno z natężeń wpisujemy z minusem 
gdy prąd w obu przewodnikach płynie w przeciwnych kierunkach)  

   

   

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

 – 

jest  to  wzór  na  siłę  z  jaką  przewodnik  b  działa  na  przewodnik  a  (minus  oznacza  że  się 
odpychają)