Короткий довідник з фізики

Формули основних розділів

Динаміка

розділ механіки, що вивчає рух тіл під дією сил. На відміну від кінематики, динаміка відповідає на питання: чому тіло рухається, тобто досліджує причини змін у русі – сили, прискорення, масу.

1. Закони Ньютона

Перший закон Ньютона (Принцип інерції):

Формула першого закону Ньютона

F=0a=0
Що означає ця формула?

Перший закон Ньютона стверджує: якщо на тіло не діють сили, або їх рівнодійна дорівнює нулю, воно зберігає свій стан спокою або рівномірного прямолінійного руху.

Другий закон Ньютона (Сила та прискорення):

Формула другого закону Ньютона: прискорення тіла прямо пропорційне прикладеній силі та обернено пропорційне масі

a=Fm
Що означає ця формула?

Ця формула описує, як сила, що діє на тіло, викликає його прискорення. Це є фундаментальним законом динаміки.

Третій закон Ньютона (Дія та протидія):

Формула третього закону Ньютона

F1 = F2
Що означає ця формула?

Якщо одне тіло діє на інше, то друге діє на перше з силою, рівною за модулем і протилежною за напрямком. Це закон взаємодії.

2. Імпульс та його збереження

Закон збереження імпульсу (у замкненій системі):

Формула закону збереження імпульсу

p1+p2 = p1+ p2
Що означає ця формула?

У замкненій системі сумарний імпульс зберігається: до взаємодії та після. Апостроф означає "після". Цей закон працює від атомів до космічних кораблів.

Імпульс сили (зміна імпульсу):

Формула імпульсу під час взаємодії тіл у замкненій системі

F·Δt=Δ(m·v)
Що означає ця формула?

Сила, що діє протягом певного часу, змінює імпульс тіла. Це особливо важливо під час коротких, але потужних взаємодій – удару, пострілу, гальмування.

Імпульс тіла (кількість руху):

Формула імпульсу тіла

p=m·v
Що означає ця формула?

Імпульс — це кількість руху тіла, що залежить від його маси та швидкості. Чим масивніший і швидший об'єкт, тим більший його імпульс.

3. Рух по колу

Доцентрова сила (рух до центру):

Формула доцентрової сили

F= m·v2 R = m·ω2·R
Що означає ця формула?

Щоб тіло рухалося по колу, необхідна сила, яка "тягне" його до центру. Вона збільшується з масою та швидкістю і зменшується зі збільшенням радіуса. Використовується для опису супутників, каруселей, поворотів на дорогах.

Перша космічна швидкість (орбітальний рух):

Формула першої космічної швидкості

v= G·M R
Що означає ця формула?

Це мінімальна швидкість, при якій тіло може рухатися по орбіті навколо планети без використання двигунів. Для Землі це приблизно 7,9 км/с. Виведена з рівності доцентрової сили та сили тяжіння.

4. Сили взаємодії

Закон всесвітнього тяжіння (гравітаційна сила):

Формула закону всесвітнього тяжіння

F=G· m1·m2 r2
Що означає ця формула?

Гравітаційна сила між двома тілами залежить від їхніх мас і відстані між ними. Це універсальний закон, що діє в усьому Всесвіті.

Вага тіла (сила тяжіння на опору):

Формула ваги тіла

F=m·g
Що означає ця формула?

Вага — це сила, з якою тіло діє на опору. Вона відрізняється від маси: залежить від гравітації та визначається через m і прискорення g.

Сила тертя (залежить від опори та шорсткості):

Формула сили тертя

Fтр=μ·N
Що означає ця формула?

Сила тертя залежить від властивостей поверхонь (μ) і сили, з якою тіло притиснуте до поверхні (N).

Сила пружності (Закон Гука):

Формула сили пружності

F=k·Δx
Що означає ця формула?

Закон Гука: деформація викликає пружну силу, що прагне повернути тіло до початкового стану. Напрямок протилежний зміщенню.

Обертальний момент (обертова дія):

Формула обертального моменту

M=F·d
Що означає ця формула?

Описує "обертовий ефект" сили. Чим більше плече d, тим легше обертати тіло з тією ж силою.

Нормальна сила реакції опори (реакція опори):

Формула нормальної сили реакції опори

N=m·g
Що означає ця формула?

На плоскій поверхні сила опори дорівнює вазі тіла і врівноважує силу тяжіння, діючи вгору.

Принцип Архімеда (виштовхувальна сила):

Формула принципу Архімеда

FА=ρ·g·V
Що означає ця формула?

Виштовхувальна сила рідини дорівнює вазі витісненого об'єму. Вона спрямована вгору і допомагає тілам плавати.

Тиск рідини на глибині (гідростатичний тиск):

Формула гідростатичного тиску

P=ρ·g·h
Що означає ця формула?

Тиск у рідині зростає з глибиною і залежить від густини ρ та гравітації g. Ця формула важлива для розрахунків плавучості, градієнтів густини та тиску на дно посудин. Її часто використовують разом з принципом Архімеда.