Zasady Dynamiki Newtona

I zasada
Jeżeli na ciało nie działa żadna siła lub siły działające równoważą się to ciało to pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym
II zasada
Jeżeli na ciało działa siła niezrównoważona to ciało to porusza się ruchem zmiennym wartość przyspieszenia w tym ruchu jest wprost proporcjonalna do masy ciała i odwrotnie proporcjonalna do wartości liczbowej działające siły

-zmiana pędu ciała jest równa popędowi siły, który wyzwala tę zmianę
III zasada
jeżeli ciało A działa na ciało b pewną siłą F to ciało B działa na ciało A siłą F o tym samej wartości , kierunku ale o przeciwnym zwrocie

a= F/m

F=m*a

1N=1kg*1 m/s2

a=delta V/delta t [m/s2]

B=m*V (pęd) [N*s =kg*m/s]

P=m*V (popęd) [kg*m/s]

M=W/t (moc) [J]

W= F*s (praca) [J= N*m]

Zasada zachowania energii mechanicznej- w układzie izolowanym ciał całkowita energia mechaniczna nie ulega zmianie

Ek=mv2/2 [J]

Ep= m*g*h

V=pier g*h*2

H=Ep/m*g

Drgania i fale

*procesy w trakcie których wielkość fizycznie na przemian rosną i maleją (np.drgania mechaniczne, elektryczne, elektromechaniczne)

*dzielimy je na drgania okresowe i nieokresowe, wymuszone i swobodne

*swobodne: zachowawcze, tłumione, samowzbudne

Amplituda – maksymalne wychylenie z położenia równowagi A[m]

Okres- czas w jakim występuje 1 pełne drganie T= 1/f [s]

Częstotliwość-liczba drgań w jednostce czasu f=1/T [Hz=1/s]

Przesunięcie fazowe- różnica pomiędzy wartościami fazy dwóch okresowych ruchów drgających

Fala

*zaburzenie, które się rozprzestrzenia w ośrodku lub przestrzeni

*przenoszą energię z jednego miejsca do drugiego bez transportu materii

*dla fal mechanicznych cząsteczki ośrodki oscylują wokół swojego położenia równowagi

Fala poprzeczna – mają kierunek drgań prostopadły do kierunku rozchodzenia się fali (np. fale morskie, elektromagnetyczne)

Fala podłużna – drgania w tym samym kierunku w który następuje ich propagacja (np. fale dźwiękowe)

-kierunek drgań jest zgodny kierunkiem rozchodzenia się fali

Fala akustyczna

*zaburzenie ciśnienia rozchodzące się w ośrodku sprężystym

Dźwięk – fala akustyczna rozchodząca się w powietrzu

Źródła dźwięku – ciało drgające lub gaz przepływający przez przewężenia (np. gwizdanie)

Dźwięki ze względu na częstotliwość

-infradźwięki (16Hz)

-Dźwięki słyszalne (16hz < f < 20kHz)

-ultradźwięki (>20kHz)

Działanie ultradźwięków na organizm
* Ultradźwięki o dużym natężeniu > 10kW/m2 mogą powodować uszkodzenia tkanek i narządów oraz poparzenia. W przypadku ultradźwięków o umiarkowanym natężeniu w komórkach maleje pH, zmienia się aktywność enzymów i przemiana materii, rośnie temperatura, poprawia się ukrwienie. Ultradźwięki o odpowiednim natężeniu mają działanie przeciwbólowe, przeciwskurczowe i przeciwzapalne.

Działanie infradźwięków na organizm
* Infradźwięki, podobnie jak wibracje, mogą powodować rezonans narządów wewnętrznych. Wywołują bóle głowy, mdłości, bezsenność, obniżenie nastroju, trwogę i nerwice. Przy dużych natężeniach mogą powodować omdlenia, krwotoki, a nawet zatrzymanie akcji serca.

Ton-najprostszy dźwięk – 1 określana częstotliwość

Widmo sygnału (widmo częstotliwości) rozkład natężeń składowych sygnału

Natężenie fali dźwiękowej – to ilość energii fali dźwiękowej dzielonej przez czas

I=delta E/delta T*delta s

delta E-energia niesiona przez falę

delta s-pole powierzchni przez które fala przenika

Prędkość dźwięku zależy od

-naprężeń i gęstości(ciała stałe)

-temperatury(gazy ciecze)

V= * f

V= /T

V- prędkość rozchodzenia się fali [m/s]

T -okres fali [s]

-długość fali [m]

Częstotliwość fali

F=V/

V= * 1/T

V= * f

Fale dźwiękowe

a)obiektywne

-V [m/s]

-natęzenie [W/m2] wat

-długość fali

-okres

-częstotliwość

b)subiektywne

-próg słyszalności

-próg bólu

zakres słyszalności

-głośność

-wysokość

-barwa dźwięku

Zjawiska charakterystyczne dla fal

*interferencja - konstruktywna(następuje wzmocnienie fali),

-destruktywna(następuje osłabienie fali)

*dyfrakcja- zmiana kształtu czoła fali, kiedy fala trafi na przeszkodę

*odbicie(echo, pogłos)

*dudnienie

*rezonans

*powstawanie fali stojącej (strzałki i węzły nie zmieniają swojego położenia)

Efekt dopplera- ruch między źródłem dźwięku a obserwatorem

Zmiana długości fal

-źródło fali porusza się względem środka w którym rozchodzi się fala, a obserwator spoczywa względem tego środka

Zjawisko sprężystości -polega na tym, ze ciało po zadziałaniu na nią siłą odkształca się nietrwale, gdy siła przestaje działac ciało wraca do pierwotnego kształtu

PRAWO HOOKE’A- odkształcenie jest wprost proporcjonalne do wywołującej jej siły

delta L= F*lo/s*E

delta L-zmiana długości

F-siła

Lo-długość początkowa pręta

s-pole przekroju poprzecznego pręta

E-moduł Younga

Moduł Younga –charakteryzuje twardość materiału

d= F/s

d-naprężenie normalne w poprzecznym przekroju pręta

ODKSZTAŁCENIA

Ciała ulegają odkształceniom pod wpływem działających na nie sił zewnętrznych. Odkształcenia mogą mieć charakter:

Sprężysty – po ustąpieniu siły odkształcenia ustępują, ciało przybiera pierwotną formę,

Plastyczny – po ustąpieniu siły ciało nie powraca do pierwotnej formy,

Niszczące – dochodzi do zniszczenia struktury, naruszona zostaje spoistość ciała.

ROZCIĄGANIE i ŚCISKANIE

ŚCINANIE I SKRĘĆANIE

Zakres stosowalności prawa hooke’a

1-obszar stosowalności orawa

2-obszar spręystości

3 poczatkowy obszar odkształceń trwałych

4 obszar plastyczności

5 obszar poprzedzający zerwanie

Pole elektromagnetyczne- pole fizyczne, stan przestrzeni w której na obiekt fizyczny mający ładunek elektryczny działają siły o naturze elektromagnetycznej

-jest układem dwóch pół elektrycznego i magnetycznego

Promieniowanie rentgenowskie- promieniowanie X, rodzaj promieniowania elektomagnetycznego a długości fali zawartej w przedziale od 0,1 pm do ok 50 nm to jest pomiędzy promieniowaniem gamma i ultrafioletowym przy czym zakres promieniowania rentgenowskiego pokrywa się częściowo z niskoenergetycznym tzn miękkim promieniowaniem gamma

-promieniowanie rentgenowskie powstaje przy przejściach elektronów na wewnętrznej powłoki elektronowe atomu

-promieniowanie gamma powstaje w przemianach elektronowych zachodzących w jądrze atomowym (elektrony atomowe, chemioterapia)

Źródła naturalne pola elektromagnetycznego- promieniowanie kosmiczne, słońce, gwiazdy, ziemia

Źródła stworzone ręką ludzką- prąd elektryczny, telewizory, komputery, monitory

Promieniowanie radioaktywne- promieniowanie towarzyszące przemianom jądrowym (zarówno elektromagnetyczne jak i w postaci strumienia cząstek) przechodząc przez substancję ośrodka powoduje jonizację (wybijanie elektronów z atomów). Promieniowanie to, po przekroczeniu pewnego poziomu, ma szkodliwy wpływ na żywe organizmy. Pochłonięcie jego dużej dawki może spowodować chorobę popromienną.

Promieniowanie niejonizujące(radio telewizja radar) tkanka żywa znajdująca się w pobliżu zbyt silnego źródła promieniowania tego typu nagrzewa się a same pola powodują generowanie przepływu prądów elektrycznych w organizmach żywych

Srefy

1. strefa pola bezpiecznego, w której dowolnie długie przebywanie uważa się za nieszkodliwe - do 1 V/m,

2. strefa pola pośredniego - przebywanie w niej wymaga okresowej kontroli lekarskiej - 1 - 10 V/m,

3. strefa pola szkodliwego - dopuszcza się przebywanie w ograniczonym czasie 10 - 1000 V/m,

4. strefa pola niebezpiecznego, w której przebywanie jest zabronione - powyżej 1000 V/m.

Wpływ promieniowania na ustrój

-ból głowy, w okolicy serca

-zaburzenia snu

-osłabienie zmęczenie

-zaburzenia pamięci

-uczucie duszności, kołatania serca

-obnizenie potencji płciowej

Przykłady z zakresu badań podstawowych w dziedzinie pól elektromagnetycznych

-wzrost kości

-sterowanie procesami wzrastania i gojenia

-wymiana informacji pomiędzy komórkami

-wymiana gazowa – funkcja krwi

-znaczenie stresów i czynnościowych nerwowe mięśni dla procesów przemiany materii

Prąd elektryczny – uporządkowany ruch ładunków elektrycznych

-prąd elektryczny (ruch elektronów)

-prąd jonowy(ruch jonów)

Przewodnik 1 kategorii(el.swobodne)

Przewodnik 2 kategorii(elektrolity, wodne jony)

Pole elektryczne – zewnętrzne (porządkuje ruch ładunków)

Właściwości ciał (podział na ten wzgląd)

-przewodniki

-półprzewodniki(mogą lub nie musza przewodzić prądu)

-izolatory(elementy nie przewodzą prądu elektrycznego)

-gazy szlachetne (przewodzą prąd jeśli je zjonizujemy)

KONDENSATOR [C]-pojemność elektryczna [F]-farady; służy do gromadzenia ładunków elektrycznych

CEWKA[L]-indukcyjność [H] -henry

REZYSTANCJA/OPORNIK- [R]-omy –oporność elektryczna=const

PARAMETRY

U- napięcie [V]

I – natężenie [A= C/t =q/s]

R=U/I opór [om=N/A]

Prawo ohma – stosunek natężenia prądu płynącego przez przewodnik do napięcia pomiędzy jego końcami jest stały

I prawo Kirchoffa – suma natężeń prądów wpływających do węzła równa jest sumie natężenia prądów wpływających do tego węzła, algebraiczna suma wszystkich prądów dopływających i odpływających do węzła jest równa zeru

II prawo Kirchoffa – w obwodzie zamkniętym suma spadków napięć na wszystkich odbiornikach prądu musi być równa sumie napięć na źródłach napięcia

Klasyfikacja obwodów

a) szeregowy

I=I1 = I2 = … =In

U=U1+U2+…+ Un

R= R1 +R2+…+Rn

Delta UR1= I1*R1

Delta UR2=I2*R2

b)równoległy

I=I1 + I2 + … +In

U=U1=U2=…= Un

1/R= 1/ R1 + 1/R2+ …+1/Rn

I2=delta UR1/R1

Zgodne /nie zgodne z prawem Ohma

-liniowe(spełniają)

-nieliniowe(nie spełniają)

Ze względu na rodzaj zasilanego prądem

-obw. prądu zmiennego

-obw. prądu przemiennego

-obw. prądu stałego

PARCIE- Parciem nazywamy siłę wywieraną przez ciało na powierzchnię w kierunku prostopadłym do tej powierzchni.

CIŚNIENIE- stosunek siły parcia F działającej na jednostkowa powierzchnię. Jednostką ciśnienia jest paskal (Pa).

P=Fparcia/s

GĘSTOŚĆ= masa/objętość [m/V =kg/m3]

PRAWO PASCALA- Ciśnienie w gazach lub cieczach jest przekazywane we wszystkich kierunkach jednakowo (bez uwzględnienia sił grawitacji).

Zastosowania

- pompowanie dętki, materaca, układy hamulcowe, dmuchanie balonów, młot pneumatyczny, działanie urządzeń pneumatycznych (prasa pneumatyczna)

-działanie urządzeń hydraulicznych (układ hamulcowy, podnośnik hydrauliczny, prasa hydrauliczna, pompa hydrauliczna,)

CIŚNIENIE HYDROSTATYCZNE- Ciśnienie wywierane przez słup cieczy na dno naczynia lub ciało zanurzone w tej cieczy. Jednostką jest Pascal [Pa]

gdzie

– gęstość cieczy – w układzie SI w kg/m³

– przyspieszenie ziemskie (grawitacyjne) – w układzie SI w m/s²

– głębokość zanurzenia w cieczy (od poziomu zerowego) – w układzie SI w metrach(m).

PRAWO ARCHIMEDESA- Na ciało zanurzone w płynie (cieczy, gazie) działa pionowa, skierowana ku górze siła wyporu. Wartość tej siły jest równa ciężarowi wypartego płynu. Siła ta jest wypadkową wszystkich sił parcia płynu na ciało.

F _wyporu = ρ _płynu ∙g ∙V _{ciała zanurzonego}

ρ _płynu - gęstość płynu (cieczy, gazu) w którym zanurzone jest ciało [kg/m³]

g – przyspieszenie ziemskie  [m/s²] = 9,81 m/s²

V _{ciała zanurzonego} – objętość tej części ciała, która jest zanurzona
w płynie [m³] = objętości wypartego płynu

I przypadek

Siła wyporu jest większa od siły ciężkości
– ciało pływa na powierzchni

F _wyporu > F _ciężkości

II przypadek

Siła wyporu jest mniejsza od siły ciężkości
– ciało tonie

F _wyporu < F _ciężkości

III przypadek

Siła wyporu jest równa sile ciężkości
– ciało pływa zanurzone w cieczy

F _wyporu = F _ciężkości

RÓWNANIE BERNOULLIEGO

e_m= v²/2+gh+p/ρ=const

gdzie:

e_m - energia jednostki masy płynu,

ρ - gęstość płynu,

v- prędkość płynu w rozpatrywanym miejscu,

h- wysokość w układzie odniesienia, w którym liczona jest energia potencjalna,

g- przyspieszenie grawitacyjne,

p- ciśnienie płynu w rozpatrywanym

W rurze o mniejszym przekroju ciecz płynie szybciej (v₁ > v₂), w związku z tym panuje w niej mniejsze ciśnienie niż w rurze o większym przekroju.

Ciecz płynąc w rurze o zmieniającym się przekroju ma mniejsze ciśnienie na odcinku gdzie przekrój jest mniejszy.

Z równania Bernuliego dla sytuacji przedstawionej na rysunku zachodzi prawidłowość:

Jeżeli zaniedbać zmianę wysokości odcinków rury to wzór upraszcza się do

Gaz doskonały – zwany gazem idealnym jest to abstrakcyjny, matematyczny model gazu, spełniający następujące warunki:

1 brak oddziaływań międzycząsteczkowych z wyjątkiem odpychania w momencie zderzeń cząsteczek

2 objętość cząsteczek jest znikoma w stosunku do objętości gazu

3 zderzenia cząsteczek są doskonale sprężyste

4 cząsteczki znajdują się w ciągłym chaotycznym ruchu

.