Содержание
Неизвестное слово «СИ»
При изучении физики приходится решать очень много расчетных, количественных, задач, где используются единицы измерения различных физических величин. Эти единицы измерения переводятся в общепринятую международную систему единиц измерения – СИ. Широко используются такие привычные единицы, как литр, минута, час, тонна, гектар и другие. Но, решая задачи по физике, нужно и их уметь переводить в систему интернациональную (СИ). Почему? Развернутый ответ на это вопрос здесь:
Что общего в следующих обозначениях: аршин, фут, кабельтов, сажень?
Что объединяет штоф, галлон, пинту, кварту, четверть, баррель?
Сразу очень непросто дать ответ на эти вопросы. Нужно быть неплохим эрудитом для этого. Первый набор слов обозначает единицы длины, а второй – единицы объема.
До 1960 года положение в обозначении физических величин было катастрофическим. Одни и те же физические величины по-разному обозначались не только в различных науках, но и в различных разделах физики. Одна и та же величина имела от 10 до 20 и более единиц измерения. А если учесть, что в разных странах тоже имелись свои единицы измерения, то получалась полнейшая неразбериха. Помнится история Вавилонской башни, которую не могли достроить, так как строители, начав говорить на разных языках, перестали понимать друг друга. Эта же история назревала и в мире физических единиц измерения.
Без измерения нельзя обойтись в любой сфере практической деятельности человека. В производственной и научной практике приходится измерять более 2 тысяч различных величин. Кроме того, возросли требования к точности измерения, ведь в те годы развивались такие отрасли, как кибернетика, электроника, космическая техника. Необходимо было решить противоречие: много очень точных измерений физических величин необходимо человечеству, но делались эти измерения в различных единицах, которые очень сложно сводить друг с другом.
Решением этой проблемы явилось введение единого универсального языка для измерения физических величин, понятного для всех стран. Таким языком стала Международная система единиц физических величин, разработанная ведущими специалистами ряда стран и утвержденная в 1960 году XI Генеральной конференцией по мерам и весам. Сокращенно эту систему называют СИ – система интернациональная.
В основе СИ – 7 основных единиц (см. таблицу) и 2 дополнительные (радиан и стерадиан, изучаются в старших классах школы). Все другие физические единицы СИ называются производными. Они образованы основными и дополнительными единицами.
Над единицами величин производятся математические действия. Следует запомнить некоторые правила работы с ними:
- Складывать и вычитать можно только однородные физические единицы;
- Физические единицы можно умножать и делить;
- Однородные физические единицы можно взаимно сокращать.
Сложные комбинации физических единиц называют в честь великих ученых, внесших большой вклад в определение этих величин. Причем сами единицы пишутся с маленькой буквы, а их сокращенные обозначения – с большой, например, 12 ньютонов и 12 Н.
Для измерения малых и больших величин применяются дольные и кратные приставки к основным единицам. Например, приставки милли (м) и микро (мк) обозначают тысячную и миллионную доли, а кило (к) и мега (М) в тысячу и миллион раз большую.
2 км = 2 000 м;
3 кг = 3 000 г;
4 км = 4 000 000 мм;
5 кг = 5 000 000мг;
6 мм = 0,006 м;
7 мг = 0,007 г;
8 мкм = 0,00000 м;
9 мкг = 0,000009 г.
Изучая старинные единицы измерения длин, масс, площадей, объемов, можно перевести их в систему СИ с помощью справочников и наглядно представить эти физические величины.
Словарь
Меры длины:
1. Аршин – 1) величина, равная 0, 7112м. 2) деревянная узкая дощечка с делениями.
2. Фут – (в пер. с англ. значит «ступня»). 1 фут = 30 см 48 мм.
3. Кабельтов – 1) в мореплавании (185,2 м). 2) в артиллерии (182,87 м). 3) Специальный трос для швартовки.
4. Сажень – часто использовалась на Руси. По сведениям истории, названий саженей больше 10, между собой они никак не связаны. Простая сажень – 150,8 см.
Меры объема:
5. Штоф – одна десятая часть ведра, равная десяти чаркам – это примерно 1,23 л. Введен в петровские времена для алкогольных напитков.
6. Галлон — мера жидких и сыпучих тел в Англии, равная 4,5 л; в США — 3,7 л (для жидких тел) и 4,4 л (для сыпучих тел).
7. Пинта – исторически принятая в странах английской системы мера объема жидкостей. Применяется редко в быту и торговле.1 пинта = 0,56 л.
8. Кварта – (с лат. «четверть») мера объема. Для сухих веществ 1 кварта = 1,1012 дм3, для жидких = 0,9463 дм3.
9. Четверть – на Руси мера объёма сыпучих тел. 1 четверть = 1.4 ведра = 3,08 л.
10. Баррель – 1) Единица объема, используемая в пивоварении. 2) Единица объема в производстве нефти. 1 баррель = 159 л.
Прикладная физика
Определение
Прикладная физика — это комплекс научных дисциплин, разделов и направлений физики, в качестве цели которых выступает решение физических проблем для конкретных технологических и практических применений.
Необходимо отметить, что прикладная физика основывается на данных теоретической, так как основывается на основополагающих понятиях и законах. Поэтому, как и в случае с экспериментальным разделом, мы можем наблюдать тесную связь между ними.
Ввиду того, что физика — это фундаментальная наука, которая описывает все аспекты нашего мира, исследования в прикладной области зачастую междисциплинарные.
Шпаргалки по физике за 7 класс
В рамках одной статьи сложно охватить весь курс по физике, но мы осветили основные темы за 7 класс и этого достаточно, чтобы освежить знания в памяти. Скачайте и распечатайте обе шпаргалки — одна из них (подробная) пригодится для вдумчивой подготовки к ОГЭ и ЕГЭ, а вторая (краткая) послужит для решения задач.
.
.
Для тех, кто находится на домашнем обучении или вынужден самостоятельно изучать материал ввиду пропусков по болезни, рекомендуем также учебник по физике А. В. Перышкина с формулами за 7 класс и легкими, доступными пояснениями по всем темам. Он был написан несколько десятилетий назад, но до сих пор очень популярен и востребован.
П
Падение напряжения: уменьшение напряжения в цепи, связанное с прохождением электрического тока через сопротивление.
Парообразование: процесс перехода веществ из твердого или жидкого состояния в газообразное.
Передаточное отношение: это отношение числа зубьев или диаметров зубчатых колес, входящих в непосредственное зацепление или охваченных общей цепью.
Переменный ток: электрический ток, периодически изменяющий свое направление.
Плотность: отношение массы тела к его объему.
Позитрон: элементарная частица, имеющая такую же массу, как электрон, но обладающая положительным зарядом.
Полупроводник: материал, который подобно кремнию при одних условиях проводит электрический ток, а при других — нет.
Полюса магнита: концы магнита, называемые южным и северным полюсом и являющиеся участками, соответственно, входа и выхода силовых линий магнитного поля.
Поперечная волна: волна, в которой движение среды перпендикулярно направлению движения фронта волны.
Постоянный ток: электрический ток, текущий только в одном направлении.
мнемоническое правило для определения направления векторного произведения. Подробнее читайте в статье
«Правило правой руки»
Предел упругости: максимальная сила, после снятия которой сжатая или растянутая пружина полностью восстанавливает свою первоначальную форму. Любая приложенная сила, превышающая предел упругости, вызовет остаточную деформацию пружины.
Предметная волна: пучок лазерного излучения, отраженный от фотографируемого объекта на фотопленку; используется при получении голограмм.
Преломление: свойство света или звука изменять свое направление при переходе из одной среды в другую.
Призма: устройство, раскладывающее белый свет на составляющие его цвета: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый.
Принцип относительности Галилея:
фундаментальный физический принцип для законов классической механики, один из принципов симметрии, согласно которому все физические процессы в
инерциальных системах отсчёта протекают одинаково, независимо от того, неподвижна ли система или она
находится в состоянии равномерного и прямолинейного движения.
Принцип относительности Эйнштейна:
фундаментальный физический принцип, один из принципов симметрии, согласно которому все физические процессы в
инерциальных системах отсчёта протекают одинаково, независимо от того, неподвижна ли система или она
находится в состоянии равномерного и прямолинейного движения.
Проводник: материал, проводящий электрический ток.
Протоны: элементарные частицы, составляющие вместе с нейтронами и электронами атомы веществ. Протоны находятся в атомном ядре и обладают положительным зарядом.
Пучность: точка, в которой стоячая волна имеет максимальную амплитуду.
Эксперимент с двойной щелью
Эксперимент с двумя щелями — это просто невероятно простой и загадочный эксперимент. Вот в чем он заключается. Ученые размещают экран с двумя щелями напротив стены и выстреливают пучком света через щель, чтобы мы могли видеть, где он будет падать на стену. Поскольку свет — это волна, он создаст определенную дифракционную картину, и вы увидите полоски света, рассыпанные по всей стене. Хотя щели было две.
Но частицы должны реагировать иначе — пролетая через две щели, они должны оставлять две полоски на стене строго напротив щелей. И если свет — это частица, почему же он не демонстрирует такое поведение? Ответ заключается в том, что свет будет демонстрировать такое поведение — но только если мы захотим. Будучи волной, свет пролетает через обе щели одновременно, но будучи частицей, он будет пролетать только через одну. Все, что нам нужно, чтобы превратить свет в частицу — измерять каждую частицу света (фотон), пролетающую сквозь щель. Представьте себе камеру, которая фотографирует каждый фотон, пролетающий через щель. Этот же фотон не может пролетать через другую щель, не будучи волной. Интерференционная картина на стене будет простой: две полоски света. Мы физически меняем результаты события, просто измеряя их, наблюдая за ними.
Это называется «эффект наблюдателя». И хотя это хороший способ закончить эту статью, она даже поверхностно не копнула в совершенно невероятные вещи, которые находят физики. Есть куча вариаций эксперимента с двойной щелью, еще более безумные и интересные. Можете поискать их, только если не боитесь, что квантовая механика засосет вас с головой.
Электростатика
Электрический заряд может быть найден по формуле:
Линейная плотность заряда:
Поверхностная плотность заряда:
Объёмная плотность заряда:
Закон Кулона (сила электростатического взаимодействия двух электрических зарядов):
Где: k — некоторый постоянный электростатический коэффициент, который определяется следующим образом:
Напряжённость электрического поля находится по формуле (хотя чаще эту формулу используют для нахождения силы действующей на заряд в данном электрическом поле):
Принцип суперпозиции для электрических полей (результирующее электрическое поле равно векторной сумме электрических полей составляющих его):
Напряженность электрического поля, которую создает заряд Q на расстоянии r от своего центра:
Напряженность электрического поля, которую создает заряженная плоскость:
Потенциальная энергия взаимодействия двух электрических зарядов выражается формулой:
Электрическое напряжение это просто разность потенциалов, т.е. определение электрического напряжения может быть задано формулой:
В однородном электрическом поле существует связь между напряженностью поля и напряжением:
Работа электрического поля может быть вычислена как разность начальной и конечной потенциальной энергии системы зарядов:
Работа электрического поля в общем случае может быть вычислена также и по одной из формул:
В однородном поле при перемещении заряда вдоль его силовых линий работа поля может быть также рассчитана по следующей формуле:
Определение потенциала задаётся выражением:
Потенциал, который создает точечный заряд или заряженная сфера:
Принцип суперпозиции для электрического потенциала (результирующий потенциал равен скалярной сумме потенциалов полей составляющих итоговое поле):
Для диэлектрической проницаемости вещества верно следующее:
Определение электрической ёмкости задаётся формулой:
Ёмкость плоского конденсатора:
Заряд конденсатора:
Напряжённость электрического поля внутри плоского конденсатора:
Сила притяжения пластин плоского конденсатора:
Энергия конденсатора (вообще говоря, это энергия электрического поля внутри конденсатора):
Объёмная плотность энергии электрического поля:
Значение физики в современном мире
Определение
Физика — это наука о наиболее общих законах природы, о материи, ее структуре, движении и правилах трансформации.
Многими исследователями физика считается фундаментальной отраслью знаний, так как иные научные дисциплины, такие как биология, география или химия, описывают конкретные материальные системы, их структуру и динамику, опираясь при этом на физические законы. Например, химические свойства атомов определяются их физическими характеристиками.
Важность физики для современного мира невозможно переоценить. Открытия в этой области науки существенно преобразили повседневную жизнь людей практически в каждом уголке планеты
Приведем несколько примеров:
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут
- Появление телефонов, в том числе и мобильных, которые обеспечили быструю, почти мгновенную связь людей между собой вне зависимости от разделяющего их расстояния.
- Изобретение компьютеров, что привело к возможности в сжатые сроки обрабатывать огромные массивы данных и информации.
- Разработка автомобилей, вертолетов, самолетов и иных видов транспорта, которые увеличили мобильность людей и грузов.
- Применение в строительстве: знание физики обеспечивает стойкость возведенных зданий, так как учитываются совершенно разные и многообразные факторы — устойчивость материалов к внешнему воздействию тепла, воды, ветра, возможность противостояния катаклизмам и природным явлениям.
- Возрастающее значение в медицине: физические открытия позволяют совершенствовать диагностику на ранних стадиях (например, изобретение рентгена или использование тонометров и электрокардиограмм), а также сделать процесс лечения и даже оперативного вмешательства более точным, безболезненным и безопасным (проведение операций с помощью лазерных аппаратов).
Примечание
Однако следует помнить, что с физикой же связаны и некоторые вопросы и явления, которые привлекают внимание и беспокойство общественности, к примеру, утилизация радиоактивных отходов или эксплуатация атомных электростанций
Предмет и значение физики в современном мире
Физика – это та наука, которая функционирует самостоятельно и закладывает свои основы в другие науки – такие как естествознание или природоведение. Её предметом являются материи, вещества и поля, алгоритмы движения, различные природные взаимодействия и динамика.
Большинство физических законов являются фундаментальными и содержат в себе закономерности взаимодействия объектов окружающего мира, их свойства и их деятельность. Фундаментальность физики заключается в том, что естественные науки используют физические знания для организации работы в своей области знания. Так, и в химии, и в биологии, и в геологии задействуются физические законы. Физические законы испытываются каждым человеком в повседневной деятельности.
Рассмотрим более подробно на примере химии значение физики. Химия апеллирует такими понятиями как вещества, атомы, переход из одного состояния в другое – это обуславливает необходимость использования физических свойств любого вещества, которое Химические свойства любого вещества определяются его физическими свойствами – например, структурой.
Для физики, в свою очередь, велико значение математики, которая предоставляет науке свой научный аппарат для описание свойств предметов, процессов, закономерностей и законов. Так, практически каждое графическое представление физического закона выглядит как уравнение, а нередко для описания используются математические инструменты на порядок выше, чем во всех остальных науках. Во многом, это связано с возникающими сложностями в описании мира и происходящих процессов. Иногда связь физики и математики выражена в обратном порядке – математические модели и алгоритмы появляются с целью описания физических законов.
Таким образом, значение физики в обыденном и научном знании нельзя преуменьшать. На протяжении многих веков совершались открытия в области физики, а сейчас мы не только имеем возможность опираться на научные знания в объяснении физических явлений, но и изучать мир всё более детальнее и глубже.
С помощью физики были сделаны многие открытия. Например, без знаний в области элекромагнетизма мы бы до сих пор не имели даже стационарных телефонов, не говоря о мобильных. Термодинамика позволила дать развитие компьютерной техники и сейчас компьютеризация стала одной из ведущих тенденций современного мира. Благодаря газодинамике были сконструированы самолёты и вертолёты, а фотоника даёт перспективы на развития электронной техники.
Мы можем наблюдать многие закономерности мира своими глазами, но без физики мы не сможем ответить на вопросы почему и как это происходит. Постепенно физика открывает для себя всё новые области, отвечает на всё более сложные вопросы и позволяет обрести людям понимание о том, как устроен мир и как происходят процессы. Именно поэтому необходимо изучать физику, открывать её новые стороны, расширять её применения в важных отраслях промышленности. Несмотря на длительную историю развития науки и массу открытий, по-прежнему существуют вопросы, на которые никто не может ответить.
Чтобы изучить основные законы и методические особенности физики, необходимо обратиться к теории познания.
Физика 7: все формулы и определения
«Физика 7: все формулы и определения» — это Справочник по физике в 7 классе, доступный для скачивания в 2-х форматах: КРУПНО (формат PDF, на 3-х страницах) и МЕЛКО (формат JPG, на 1-й странице).
1 файл(ы) 255.55 KB
Физика 7 класс: все формулы и определения МЕЛКО на одной странице
1 файл(ы) 549.72 KB
В пособии «Физика 7: все формулы и определения» представлено 24 формулы
и определения за весь курс Физики 7 класса:
| Название формулы (закона, правила) | Формулировка закона (правила) | Формула |
| 1. Цена деления шкалы прибора |
Для определения цены деления (ЦД) шкалы прибора необходимо: |
ЦД = (ВГ — НГ) / N
ЦД = (Б — А) / n |
| 2. Скорость |
Скорость (ʋ) — физическая величина, численно равна пути (S), пройденного телом за единицу времени (t). |
ʋ = S / t |
| 3. Путь |
Путь (S) — длина траектории, по которой двигалось тело, численно равен произведению скорости (ʋ) тела на время (t) движения. |
S = ʋ*t |
| 4. Время движения |
Время движения (t) равно отношению пути (S), пройденного телом, к скорости (ʋ) движения. |
t = S / ʋ |
| 5. Средняя скорость |
Средняя скорость (ʋср) равна отношению суммы участков пути (S1, S2, S3, …), пройденного телом, к промежутку времени (t1 + t2+ t3+ …), за который этот путь пройден. |
ʋср = (S1 + S2 + S3 + …) / (t1 + t2 + t3 + …) |
| 6. Сила тяжести |
Сила тяжести — сила (FТ), с которой Земля притягивает к себе тело, равная произведению массы (т) тела на коэффициент пропорциональности (g) — постоянную величину для Земли. (g = 9,8 H/кг) |
FТ = m*g |
| 7. Вес |
Вес (Р) — сила, с которой тело действует на горизонтальную опору или вертикальный подвес, равная произведению массы (т) тела на коэффициент (g). |
Р = m*g |
| 8. Масса |
Масса (т) — мера инертности тела, определяемая при его взвешивании как отношение силы тяжести (Р) к коэффициенту (g). |
т = Р / g |
| 9. Плотность |
Плотность (ρ) — масса единицы объёма вещества, численно равная отношению массы (т) вещества к его объёму (V). |
ρ = m / V |
| 10. Момент силы |
Момент силы (М) равен произведению силы (F) на сё плечо (l) |
М = F*l |
| 11. Условие равновесия рычага |
Рычаг находится в равновесии, если плечи (l1, l2) действующих на него двух сил (F1, F2) обратно пропорциональны значениям сил. |
a) F1 / F2 = l1 / l2
б) F1*l1 = F2*l2 |
| 12. Давление |
Давление (р) — величина, численно равная отношению силы (F), действующей перпендикулярно поверхности, к площади (S) этой поверхности |
p = F / S |
| 13. Сила давления |
Сила давления (F) — сила, действующая перпендикулярно поверхности тела, равная произведению давления (р) на площадь этой поверхности (S) |
F = р*S |
| 14. Давление однородной жидкости |
Давление жидкости (р) на дно сосуда зависит только от её плотности (ρ) и высоты столба жидкости (h). |
p = g ρ h |
| 15.Закон Архимеда |
На тело, погруженное в жидкость (или газ), действует выталкивающая сила — архимедова сила (FВ). равная весу жидкости (или газа), в объёме (VТ) этого тела. |
FВ = ρ*g*Vт |
| 16. Условие плавания тел |
Если архимедова сила (FВ) больше силы тяжести (FТ) тела, то тело всплывает. |
FВ> FТ |
| 17. Закон гидравлической машины |
Силы (F1, F2), действующие на уравновешенные поршни гидравлической машины, пропорциональны площадям (S1, S2) этих поршней. |
F1 / F2 = S1 / S2 |
| 18. Закон сообщаю-щихся сосудов |
Однородная жидкость в сообщающихся сосудах находится на одном уровне (h) |
h = const |
| 19. Механическая работа |
Работа (A) — величина, равная произведению перемещения тела (S) на силу (F), под действием которой это перемещение произошло. |
А = F*S |
| 20. Коэффициент полезного действия механизма (КПД) |
Коэффициент полезного действия (КПД) механизма — число, показывающее, какую часть от всей выполненной работы (АВ) составляет полезная работа (АП). |
ɳ = АП / АВ *100% |
| 21. Потенциальная энергия |
Потенциальная энергия (ЕП) тела, поднятого над Землей, пропорциональна его массе (т) и высоте (h) над Землей. |
ЕП = m*g*h |
| 22. Кинетическая энергия |
Кинетическая энергия (ЕК) движущегося тела пропорциональна его массе (m) и квадрату скорости (ʋ2). |
ЕК = m*ʋ2 / 2 |
| 23. Сохранение и превращение механической энергии |
Сумма потенциальной (ЕП) и кинетической (ЕК) энергии в любой момент времени остается постоянной. |
EП + EК = const |
| 24. Мощность |
Мощность (N) — величина, показывающая скорость выполнения работы и равная:а) отношению работы (А) ко времени (t), за которое она выполнена;б) произведению силы (F), под действием которой перемещается тело, на среднюю скорость (ʋ) его перемещения. |
N = A / t
N = F*ʋ |
12 (двенадцать) самых необходимых (самых востребованных) формул по физике в 7 классе:
Полезная и затраченная работа
Был такой мифологический персонаж у древних греков — Сизиф. За то, что он обманул богов, те приговорили его после смерти вечно таскать огромный булыжник вверх по горе, откуда этот булыжник скатывался — и так без конца. В общем, Сизиф делал совершенно бесполезное дело с нулевым КПД. Поэтому бесполезную работу и называют «сизифов труд».
Чтобы разобраться в понятиях полезной и затраченной работы, давайте пофантазируем и представим, что Сизифа помиловали и камень больше не скатывается с горы, а КПД перестал быть нулевым.
Полезная работа в этом случае равна потенциальной энергии, приобретенной булыжником. Потенциальная энергия, в свою очередь, прямо пропорциональна высоте: чем выше расположено тело, тем больше его потенциальная энергия. Выходит, чем выше Сизиф прикатил камень, тем больше полезная работа.
|
Потенциальная энергия Еп = mgh m — масса тела g — ускорение свободного падения [м/с2] h — высота На планете Земля g ≈ 9,8 м/с2 |
Затраченная работа в нашем примере — это механическая работа Сизифа. Механическая работа зависит от приложенной силы и пути, на протяжении которого эта сила была приложена.
|
Механическая работа А = FS A — механическая работа F — приложенная сила S — путь |
И как же достоверно определить, какая работа полезная, а какая затраченная?
Все очень просто! Задаем два вопроса:
- За счет чего происходит процесс?
- Ради какого результата?
В примере выше процесс происходит ради того, чтобы тело поднялось на какую-то высоту, а значит — приобрело потенциальную энергию (для физики это синонимы).
Происходит процесс за счет энергии, затраченной Сизифом — вот и затраченная работа.
Мощность
На заводах по всему миру большинство задач выполняют машины. Например, если нам нужно закрыть крышечками тысячу банок колы, аппарат сделает это в считанные минуты. У человека эта задача заняла бы намного больше времени. Получается, что машина и человек выполняют одинаковую работу за разные промежутки времени. Для того, чтобы описать скорость выполнения работы, нам потребуется понятие мощности.
Мощностью называется физическая величина, равная отношению работы ко времени ее выполнения.
|
Мощность N = A/t N — мощность A — механическая работа t — время |
Один ватт — это мощность, при которой работа в один джоуль совершается за одну секунду.
Также для мощности справедлива другая формула:
|
Мощность N = Fv N — мощность F — приложенная сила v — скорость [м/с] |
Как и для работы, для мощности справедливо правило знаков: если векторы направлены противоположно, значение мощности будет отрицательным.
Поскольку сила и скорость — векторные величины, в случае наличия между ними угла формула принимает следующий вид:
|
Мощность N = Fvcosα N — мощность F — приложенная сила v — скорость [м/с] α — угол между векторами силы и скорости [] |
