Реферат: Краткий справочник по физике.
Гридасов А.Ю. Новосибирск 1997г.
Файл содержит формулы из курса физики, которые будут полезны учащимся старших классов школ и младших курсов вузов. Все формулы изложены в компактном виде с небольшими комментариями. Файл также содержит полезные константы и прочую информацию.
Данный файл может быть напечатан и распространяться в некоммерческих целях без ограничений.
Фундаментальные константы.
Название константы. | Обозн. | Значение. | Измерение |
Гравитационная постоянная. | G | 6,672*10-11 | Н*м2 /кг2 |
Ускорение свободного падения | G | 9,8065 | м/с2 |
Атмосферное давление | p0 | 101325 | Па |
Постоянная Авогадро | Na | 6,022045*1023 | Моль-1 |
Объем 1моль идеального газа | V0 | 22,41383 | м3 /моль |
Газовая постоянная | R | 8,31441 | |
Постоянная Больцмана | K | 1,380662*10-23 | Дж/К |
Скорость света в вакууме | C | 2,99792458*108 | м/с |
Магнитная постоянная | m0 | 4p*10-7 = 1,25663706*10-6 | Гн/м |
Электрическая постоянная | e0 | 8,8541878*10-12 | Ф/м |
Масса покоя электрона | me | 9,109534*10-31 | кг |
Масса покоя протона | mp | 1,6726485*10-27 | кг |
Масса покоя нейтрона | mn | 1,6749543*10-27 | кг |
Элементарный заряд | E | 1,6021892*10-19 | Кл |
Отношение заряда к массе | e/me | 1,7588047*1011 | Кл/кг |
Постоянная Фарадея | F | 9,648456*104 | Кл/моль |
Постоянная Планка | H | 6,626176*10-34 1,054887*10-34 | Дж*с Дж*с |
Радиус 1 боровской орбиты | a0 | 0,52917706*10-10 | м |
Энергия покоя электрона | me c2 | 0.511034 | МэВ |
Энергия покоя протона | mp c2 | 938.2796 | МэВ |
.Энергия покоя нейтрона | mn c2 | 939.5731 | МэВ |
Система единиц.
Приставки Си.
пристав. | поряд. | пристав. | поряд. | пристав. | порядок | Пристав. | порядок | ||||
экса | Э | 18 | мега | М | 6 | деци | д | -1 | Нано | н | -9 |
пета | П | 15 | кило | к | 3 | санти | с | -2 | пико | п | -12 |
тера | Т | 12 | гекто | г | 2 | милли | м | -3 | фемто | ф | -15 |
гига | Г | 9 | дека | да | 1 | микро | мк | -6 | атто | а | -18 |
Механика.
Кинематика.
Обозн. | Изм. | Смысл |
S | м | пройденный путь |
v | м/с | скорость |
t | с | время |
x | м | координата |
a | м/с2 | ускорение |
w | с-1 | угловая скорость |
T | с | период |
Гц | частота | |
e | с-2 | угловое ускорение |
R | м | радиус |
Скорость и ускорение.
, ,
Равномерное движение:
, ;
Равнопеременное движение:
a=const, , ;
, ; v=v0+at, ;
;
Криволинейное движение.
,
Вращательное движение.
, , ; ;
, ; , ;
, , , ;
Динамика и статика.
Обозн. | Изм. | Смысл |
F | Н | сила |
P | кг*м/с | импульс |
a | м/с2 | ускорение |
m | кг | масса |
v | м/с | скорость |
p | Н | вес тела |
g | м/с2 | ускорение свободного падения |
E | Дж | энергия |
A | Дж | работа |
N | Вт | мощность |
t | с | время |
I | кг*м2 | момент инерции |
L | кг*м2 /с | момент импульса |
M | Н*м | момент силы |
w | с-1 | угловая скорость |
Первый закон Ньютона:
Второй закон Ньютона.
, , при m= const -
Третий закон Ньютона.
Основной закон динамики для неинерциальных систем отчета.
ma= ma0+ Fинерц, где а- ускорение в неинерциальной а0 — в инерциальной системе отчета.
Силы разной природы.
Скорость центра масс ;
Закон всемирного тяготения.
,
— ускорение свободного падения на планете.
— первая космическая скорость.
Вес тела.
p= mg — вес тела в покое.
p= m( g+ a) — опора движется с ускорением вверх.
p= m( g- a) — опора движется с ускорением вниз.
p= m( g- v2 / r) — движение по выпуклой траектории.
p= m( g+ v2 / r) — движение по вогнутой траектории.
Сила трения.
,
Закон Гука.
Fупр =– kx, — сила упругости деформированной пружины.
— механическое напряжение
— относительное продольное удлинение (сжатие)
— относительное поперечное удлинение (сжатие)
, где m- коэффициент Пуассона.
Закон Гука:, где Е- модуль Юнга.
, кинетическая энергия упругорастянутого (сжатого) стержня. ( V- объем тела)
Динамика и статика вращательного движения.
— момент импульса
; — момент силы
L=const — закон сохранения момента импульса.
M=Fl, где l- плечо
I=I0+mb2 — теорема Штейнера
система | ось | I |
точка по окружности | ось симметрии | mR2 |
стержень | через середину | 1 /12 mR2 |
стержень | через конец | 1 /3 mR2 |
шар | через центр шара | 2 /5 mR2 |
сфера | через центр сферы | 2 /3 mR2 |
кольцо или тонкостенный цилиндр | ось симметрии | mR2 |
диск сплошной цилиндр | ось симметрии | 1 /2 mR2 |
Условие равновесия тел
Законы сохранения.
Закон сохранения импульса.
P=mv; — импульс тела.
Ft= D P
Потенциальная и кинетическая энергия. Мощность.
— работа силы F
A= D E
— мощность
— кинетическая энергия
— кинетическая энергия вращательного движения.
Ep =mgh — потенциальная энергия поднятого над землей тела.
— потенциальная энергия пружины
Закон сохранения энергии.
Eк 1 +Eр1 =Eк2 +Eр2
Молекулярная физика. Свойства газов и жидкостей.
Обозн. | Изм. | Смысл |
p | Па | давление |
V | м3 | объем |
T | К | температура |
N | – | число молекул |
m | кг | масса |
кг/Моль | молярная масса | |
Моль | кол-во вещества | |
U | Дж | вн. энергия газа |
Q | Дж | кол-во теплоты |
h | – | КПД |
Уравнение состояния.
pV=NkT - уравнение состояния (уравнение Менделеева- Клайперона)
, , ;
, — полная внутренняя энергия системы.
Число атомов | i | |
1 | 3 | 5/3 |
2 | 7 | 9/7 |
3 | 13 (12) | 15/13 (7/6) |
— основное уравнение молекулярно- кинетической теории.
— закон Дальтона для давления смеси газов.
, p=nkT ;
при N=const -
T=const | изотерма | PV=const | закон Бойля-Мариотта |
p=const | изобара | V/T=const | закон Гей-Люсака |
V=const | изохора | p/T=const | закон Шарля |
Броуновское движение.
среднеквадратичная скорость молекул.
— наиболее вероятная скорость молекул.
— средняя арифметическая скорость молекул.
— Закон Максвелла для распределения молекул идеального газа по скоростям.
Среднее число соударений молекулы за 1с:
Средняя длинна свободного пробега молекул
— средний путь молекулы за время t.
Распределение в потенциальном поле.
— барометрическая формула.
— распределение Больцмана.
Термодинамика.
— первое начало термодинамики.
— работа газа.
— уравнение адиабаты.
Теплоемкость , удельная теплоемкость с=С/ m.
Название | Опред. | Уравнение | A | Q | C |
Изохора | V=const | Q= D U | Nk D T/( g -1) | Nk/( g -1) | |
Изобара | p=const | D U=Q+p D V | p D V | g p D V/( g -1) | g Nk/( g -1) |
Изотерма | T=const | Q=A | A | ¥ | |
Адиабата | Q=const | D U=-A |
Тепловой баланс.
Qотд = Qполуч
Q=cm D T — теплота на нагрев (охлаждение)
Q=rm — Теплота парообразования (конденсации)
Q= l m — плавление (кристаллизация)
Q=qm — сгорание.
Тепловое расширение.
l=l0(1+ a D T) V=V0(1+ b D T)
Тепловые машины.
— коэффициент полезного действия
,
Гидростатика, гидродинамика.
Обозн. | Изм. | Смысл |
p | Па | давление |
V | м3 | объем |
m | кг | масса |
s | Н/м | коэффициент поверхностного натяжения |
v | м/с | скорость жидкости |
S | м2 | площадь |
r | кг/м3 | плотность |
h | м | высота столба жидкости. |
, (давление на глубине h).
— плотность.
( сила Архимеда ).
— (гидравлический пресс).
— закон сообщающихся сосудов.
— уравнение неразрывности.
— уравнение Бернулли ( — динамическое, р — статическое, — гидростатическое давление.)
— сила и энергия поверхностного натяжения.
— высота подъема жидкости в капилляре.
Электрические и электромагнитные явления.
Электростатика.
— закон Кулона.
, — напряженность электрического поля
— принцип суперпозиции полей.
— поток через площадку S.
— теорема Гаусса.
— теорема о циркуляции.
, — потенциал.
плоскость | ||
сфера | ||
шар | ||
цилиндр (пустой) |
,
, ,
— электроемкость уединенного проводника.
, , плоский конденсатор.
— электроемкость заряженного шара.
— электроемкость сферического конденсатора.
— батарея конденсаторов. p=qd — дипольный момент.
поляризованность диэлектрика.
P= ж e E где ж- диэлектрическая восприимчивость.
e=1+ ж e- диэлектрическая проницаемость.
— теорема Гаусса для диэлектриков.
Электродинамика. Постоянный ток.
, ,
, , Закон Ома.
; — температурное изменение температуры.
, ,
— закон Джоуля–Ленца.
— правило Кирхгофа для узлов.
— правило Кирхгофа для контуров.
Параллельное соединение проводников: I= const, ,
Последовательное соединение: , U=const,
Законы электролиза.
m=kq=k D T — первый закон Фарадея.
— второй закон Фарадея.
Электромагнетизм.
, — сила Лоренца.
— сила Ампера, действующая на проводник длиной l.
,
магнитная индукция поля в точке.
— магнитная индукция в центре витка.
— индукция внутри соленоида.
индукция поля проводника на расстоянии R от оси.
связь между магнитной индукцией и напряженностью магнитного поля.
— принцип суперпозиции магнитных полей.
— сила взаимодействия двух проводников.
магнитный поток.
— энергия магнитного поля.
ЭДС индукции в замкнутом контуре.
ЭДС самоиндукции.
, —
Колебания и волны. Оптика. Акустика.
Механические и электромагнитные колебания.
— уравнение гармонических колебаний.
, n.3
— полная энергия колеблющейся точки.
Система. | Период | Цикл. частота | Уравнение |
Математический маятник. | |||
Пружинный маятник. | |||
Физический маятник. | |||
Колебательный контур. |
Сложение колебаний.
, при w1 = w2
— период пульсации.
Затухающие колебания.
,
Переменный ток.
Z=ZR +ZL +ZC — полный импеданс цепи.
ZR =R, ZL =i W L,
— модуль полного импеданса цепи.
, — действующие значения.
Упругие волны.
Скорость волны в газе: , в твердом теле:
,
уравнение плоской волны :
Отражение | ||
Преломление | D j=0 lim aпад = arcsin(c2 /c1 ) |
Интерференция: ,
фазовая vи групповая uскорости: ,,
— эффект Доплера.
Электромагнитные волны.
— фазовая скорость
Отражение | ||
Преломление | D j=0 lim aпад = arcsin(c2 /c1 ) |
Оптика
— разность хода.
— скорость света в среде
— закон преломления.
— формула линзы.
— увеличение линзы.
Квантовая физика и теория относительности.
-энергия фотона. h- постоянная Планка
— фотоэффект
— полная энергия.
Атомная физика.
— закон распада
Литература
1. Кабардин О.Ф. Физика
2. Трофимова Т.И. Физика 500 основных законов и формул.