Definicje i Teorie — Fizyka — Szkoła podstawowa (kl. 6–8)

Inne

Ruch jednostajny prostoliniowy

Podstawówka

Definicja: Ruch jednostajny prostoliniowy (RJP): prędkość stała co do wartości i kierunku. Równanie ruchu: $s = v \cdot t$. Wykres $s(t)$: prosta przechodząca przez (0,0) o nachyleniu $v$. Wykres $v(t)$: pozioma linia.

Prosto mówiąc: Jedziesz z dokładnie stałą prędkością, po prostej, bez przyspieszania ani hamowania. W praktyce rzadkie — ale dobre przybliżenie dla wielu zadań.

Zastosowanie:

Zadania o spotkaniu (dwa obiekty jadące naprzeciw siebie)
Pościg (jeden goni drugiego)
Elektron w polu elektrycznym (przybliżenie)

Przykład: Pociąg jedzie 90 km/h. Po 40 minutach ($t=\tfrac{2}{3}\,\text{h}$) przejedzie $s=90\cdot\tfrac{2}{3}=60\,\text{km}$.

⚡ Zapamiętaj: Na wykresie $s(t)$: większe nachylenie = większa prędkość. Pozioma linia = obiekt w spoczynku ($v=0$).

Prąd elektryczny — podstawy

Podstawówka

Definicje:

Natężenie prądu $I$ — ładunek przepływający przez przekrój przewodnika w jednostce czasu: $I = \dfrac{q}{t}$, jednostka: amper [A] $= \dfrac{\text{C}}{\text{s}}$
Napięcie elektryczne $U$ — praca wykonana przy przenoszeniu jednostkowego ładunku: $U = \dfrac{W}{q}$, jednostka: wolt [V] $= \dfrac{\text{J}}{\text{C}}$
Opór elektryczny $R$ — prawo Ohma: $U = I \cdot R$, jednostka: om [$\Omega$]

Prosto mówiąc: Prąd to jak woda płynąca rurą. Natężenie to ile wody przepływa na sekundę, napięcie to różnica poziomów (ciśnienie), opór to jak wąska jest rura.

Obwód szeregowy: $R_{zast} = R_1 + R_2 + \ldots$ (opory się sumują); prąd taki sam przez każdy element.
Obwód równoległy: $\dfrac{1}{R_{zast}} = \dfrac{1}{R_1} + \dfrac{1}{R_2} + \ldots$ (maleje opór); napięcie takie samo na każdym elemencie.

Przykład: $R_1 = 6\ \Omega$, $R_2 = 3\ \Omega$ połączone równolegle do baterii 9 V.

$\dfrac{1}{R_{zast}} = \dfrac{1}{6} + \dfrac{1}{3} = \dfrac{1}{2}$, więc $R_{zast} = 2\ \Omega$
$I = \dfrac{U}{R_{zast}} = \dfrac{9}{2} = 4{,}5$ A (prąd z baterii)
$I_1 = \dfrac{9}{6} = 1{,}5$ A; $I_2 = \dfrac{9}{3} = 3$ A

⚡ Zapamiętaj: Opór zastępczy połączenia równoległego jest zawsze mniejszy od najmniejszego z oporów. Połączenie równoległe "ułatwia" przepływ prądu.

Ruch i spoczynek — podstawy

Podstawówka

Definicja: Ciało jest w ruchu, gdy jego położenie względem wybranego układu odniesienia zmienia się w czasie. Ciało pozostaje w spoczynku, gdy jego położenie się nie zmienia. Ruch i spoczynek są względne — zależą od wybranego układu odniesienia.

Prosto mówiąc: Pasażer w jadącym pociągu — jest w spoczynku względem pociągu, ale w ruchu względem stacji. Ten sam człowiek, dwa różne opisy — oba poprawne!

Rodzaje ruchu:

Jednostajny prostoliniowy: stała prędkość, prosta trasa → $s = vt$
Jednostajnie przyspieszony: przyspieszenie stałe → $s = v_0t + \frac{1}{2}at^2$
Ruch po okręgu: prędkość stała co do wartości, ale zmienia kierunek
Drgania: ruch wahadłowy, tam i z powrotem

Przykład: Rowerzysta jedzie 36 km/h. Droga w 10 s?

$v = 36 \text{ km/h} = 10 \text{ m/s}$
$s = v \cdot t = 10 \cdot 10 = 100$ m

⚡ Zapamiętaj: Prędkość to wektor (ma kierunek!). Szybkość to skalar (sama wartość). Prędkość 60 km/h na północ ≠ 60 km/h na południe.

Ruch jednostajnie przyspieszony i opóźniony

Podstawówka

Definicja: Ruch prostoliniowy ze stałym przyspieszeniem $a$ [m/s²].
Wzory kinematyczne (ruch ze start z $v_0$, $t=0$, $s_0=0$): $$v(t) = v_0 + at$$ $$s(t) = v_0 t + \frac{1}{2}at^2$$ $$v^2 = v_0^2 + 2as$$

Prosto mówiąc: Ruch przyspieszony: $a > 0$ (gas). Opóźniony: $a < 0$ (hamowanie). Swobodny spadek to ruch przyspieszony z $a = g \approx 9{,}81$ m/s².

Wykresy:

$v(t)$: linia prosta; nachylenie = $a$
$s(t)$: parabola; dla $v_0=0$: $s=\frac{1}{2}at^2$

Droga w $n$-tej sekundzie: $s_n = v_0 + a\left(n-\frac{1}{2}\right)$
Stosunek dróg $s_1:s_2:s_3:\ldots = 1:3:5:\ldots$ (nieparzyste — dla $v_0=0$)

Przykład: Auto hamuje z 72 km/h = 20 m/s z $a=-4$ m/s². Droga hamowania? $$v^2 = v_0^2 + 2as \Rightarrow 0 = 400 + 2\cdot(-4)\cdot s \Rightarrow s = \frac{400}{8} = 50 \text{ m}$$

⚡ Zapamiętaj: Przy podwojeniu prędkości — droga hamowania rośnie 4-krotnie ($s \propto v_0^2$)! 40 km/h → 50 m drogi hamowania; 80 km/h → 200 m. Dlatego prędkość jest tak ważna dla bezpieczeństwa.

Masa i ciężar — różnica

Podstawówka

Definicja: Masa $m$: miara bezwładności i ilości materii [kg]. Stała niezależnie od miejsca. Ciężar $Q$: siła grawitacji działająca na ciało: $Q=mg$. Jednostka: [N]. Zależy od przyspieszenia grawitacyjnego $g$.

Prosto mówiąc: Masa to "ile materii", ciężar to "ile waży (siła)". Na Księżycu masz tę samą masę, ale ciężar 6× mniejszy ($g_{Ks}\approx1{,}6\,\text{m/s}^2$).

Zastosowanie:

Obliczenia sił w grawitacji
Ważenie produktów (mierzymy masę, mówimy "ile waży")
Astronautyka — masa stała, ciężar zmieniony

Przykład: Człowiek 70 kg: masa = 70 kg (wszędzie). Ciężar na Ziemi: $Q=70\cdot9{,}81\approx686\,\text{N}$. Na Księżycu: $Q=70\cdot1{,}6=112\,\text{N}$.

⚡ Zapamiętaj: W codziennym języku "kilogramy" to masa, a "waży 70 kg" to błąd fizyczny (waga to siła w N). W szkole używamy $g\approx10\,\text{m/s}^2$ dla ułatwień.

Grawitacja — prawo powszechnego ciążenia

Podstawówka

Definicja: Każde dwa ciała o masach $m_1$ i $m_2$ oddalonych o $r$ przyciągają się siłą: $$F=G\frac{m_1 m_2}{r^2}$$ gdzie $G=6{,}674\times10^{-11}\,\text{N}\cdot\text{m}^2/\text{kg}^2$ (stała grawitacji).

Prosto mówiąc: Każdy obiekt we Wszechświecie przyciąga każdy inny. Większe masy — silniejsze przyciąganie. Większa odległość — słabsze (odwrotnie do kwadratu odległości).

Zastosowanie:

Orbity planet i satelitów
Pływy morskie (Księżyc przyciąga oceany)
Obliczanie masy planet

Przykład: Jabłko spada z drzewa — Ziemia przyciąga jabłko (i jabłko przyciąga Ziemię!). Ale masa Ziemi jest kolosalnie większa, więc Ziemia się praktycznie nie poruszy.

⚡ Zapamiętaj: Grawitacja maleje z kwadratem odległości: 2× dalej → 4× słabsza. Na orbicie nie jesteś "bez grawitacji" — ona tam jest (dlatego satelita krąży)!

Magnes i magnetyzm — podstawy

Podstawówka

Magnes: ciało wytwarzające pole magnetyczne. Każdy magnes ma dwa bieguny: N (północny) i S (południowy). Jednoimienne bieguny odpychają się, różnoimienne przyciągają.
Pole magnetyczne Ziemi: geograficzny biegun N = magnetyczny biegun S (dlatego igła kompasu wskazuje N).

Prosto mówiąc: Pole magnetyczne to obszar, w którym działają siły magnetyczne. Linie pola wychodzą z N, wchodzą do S (na zewnątrz magnesu). Im gęściej narysowane linie — tym silniejsze pole.

Elektromagnes: prąd przepływający przez cewkę wytwarza pole magnetyczne — jak prętowy magnes. Polaryzacja zależy od kierunku prądu (reguła prawej ręki). Zastosowania: silniki, transformatory, MRI.
Siła magnetyczna na przewodnik z prądem: $F = BIl\sin\alpha$ [N]
Gdzie $B$ — indukcja magnetyczna [T], $I$ — prąd [A], $l$ — długość przewodnika w polu [m].

Przykład: Przewodnik długości 0,5 m z prądem 2 A w polu $B=0{,}3$ T prostopadle do linii pola ($\alpha=90°$). $$F = 0{,}3 \cdot 2 \cdot 0{,}5 \cdot \sin 90° = 0{,}3 \text{ N}$$

⚡ Zapamiętaj: Magnesu NIE da się podzielić na sam biegun N lub sam S — po przecięciu powstają dwa mniejsze magnesy, każdy z biegunem N i S. Monopolu magnetycznego jeszcze nie odkryto.

Odbicie i załamanie światła

Podstawówka

Prawo odbicia: kąt padania = kąt odbicia ($\alpha = \alpha'$), obie mierzone od normalnej do powierzchni.
Prawo Snella (załamanie): $$n_1 \sin\alpha = n_2 \sin\beta$$ Gdzie $n$ — współczynnik załamania ośrodka, $\alpha$ — kąt padania, $\beta$ — kąt załamania.
$n_{powietrze} \approx 1$; $n_{woda} \approx 1{,}33$; $n_{szkło} \approx 1{,}5$.

Prosto mówiąc: Światło wchodząc do gęstszego ośrodka "zagina się" ku normalnej (zwalnia). Kij w wodzie wygląda złamany właśnie z tego powodu. Soczewki, pryzmaty i tęcza — to skutki załamania.

Całkowite wewnętrzne odbicie: jeśli $n_1 > n_2$ i $\alpha > \alpha_g$ (kąt graniczny: $\sin\alpha_g = \dfrac{n_2}{n_1}$), promień nie przechodzi — wraca. Zasada działania światłowodów.
Zwierciadła kuliste: równanie: $\dfrac{1}{f} = \dfrac{1}{d_o}+\dfrac{1}{d_i}$; ogniskowa $f = \dfrac{R}{2}$.

Przykład: Promień przechodzi z wody ($n=1{,}33$) do powietrza ($n=1$) pod kątem 30°. Kąt załamania? $$\sin\beta = \frac{1{,}33}{1}\cdot\sin30° = 1{,}33\cdot0{,}5 = 0{,}665 \Rightarrow \beta \approx 41{,}7°$$

⚡ Zapamiętaj: Przechodząc do gęstszego ośrodka — kąt maleje (zagina się ku normalnej). Do rzadszego — kąt rośnie (oddala się od normalnej). Tęcza = dwa załamania + jedno odbicie wewnątrz kropli deszczu.

Praca mechaniczna i moc

Podstawówka

Praca: $W = F \cdot s \cdot \cos\alpha$ [J = N·m]
Gdzie $F$ — siła [N], $s$ — droga [m], $\alpha$ — kąt między siłą a kierunkiem ruchu.
Praca jest wykonywana tylko gdy $F$ ma składową zgodną z ruchem ($\alpha \neq 90°$).
Moc: $P = \dfrac{W}{t}$ [W = J/s]; chwilowa: $P = F \cdot v$

Prosto mówiąc: Ciągniesz walizkę poziomo siłą 50 N przez 10 m — praca = 500 J. Ale jeśli ciągniesz pod kątem 60°, tylko pozioma składowa wykonuje pracę: $W = 50\cdot10\cdot\cos60° = 250$ J.

Sprawność maszyny: $\eta = \dfrac{W_{uzyteczna}}{W_{dostarczona}} \cdot 100\%$ (zawsze $< 100\%$)
Energia kinetyczna: $E_k = \dfrac{1}{2}mv^2$ — praca potrzebna do rozpędzenia ciała od 0.
Energia potencjalna grawitacyjna: $E_p = mgh$ — praca przy uniesieniu na wysokość $h$.

Przykład: Silnik o mocy 2 kW przez 5 minut. Ile pracy wykona? $$W = P \cdot t = 2000 \cdot (5\cdot60) = 600\,000 \text{ J} = 600 \text{ kJ}$$

⚡ Zapamiętaj: 1 koń mechaniczny (KM) = 736 W. Noszenie ciężaru w poziomie NIE jest pracą mechaniczną (kąt 90°) — choć mięśnie się męczą! Praca = siła × PRZEMIESZCZENIE w kierunku siły.

Dźwięk — częstotliwość, ton i natężenie

Podstawówka

Definicje:

Dźwięk to mechaniczna fala podłużna, rozchodząca się jako zagęszczenia i rozrzedzenia ośrodka (ciało stałe, ciecz, gaz)
Częstotliwość $f$ [Hz] — liczba drgań na sekundę; wyznacza wysokość tonu
Amplituda — maksymalne wychylenie; wyznacza głośność
Natężenie dźwięku $I$ [W/m²]; poziom głośności w decybelach: $L = 10\log\dfrac{I}{I_0}$, $I_0 = 10^{-12}$ W/m²
Prędkość dźwięku w powietrzu ($20°C$): $v \approx 343$ m/s

Prosto mówiąc: Wysoka częstotliwość = wysoki ton (piszczy). Duża amplituda = głośny dźwięk. Ludzkie ucho słyszy $20\ \text{Hz}$ do $20\ 000\ \text{Hz}$. Poniżej: infradźwięki, powyżej: ultradźwięki.

Zastosowanie:

Muzyka: $A_4 = 440$ Hz (kamerton), oktawa = podwojenie częstotliwości
Ultradźwięki: USG w medycynie, sonar, czyszczenie precyzyjnych elementów
Infradźwięki: trzęsienia ziemi, eksplozje
Echo: $t = \dfrac{2d}{v}$ — obliczenie odległości od przeszkody

Przykład: Stoisz 171,5 m od ściany góry i słyszysz echo. Po jakim czasie? $$t = \frac{2 \cdot 171{,}5}{343} = \frac{343}{343} = 1\ \text{s}$$

⚡ Zapamiętaj: Dźwięk NIE rozchodzi się w próżni — potrzebuje ośrodka materialnego. Dlatego w kosmosie panuje "cisza". Prędkość dźwięku w stalowej szynie (~5000 m/s) jest kilkanaście razy większa niż w powietrzu.

Elektryczność statyczna — ładunek i prawo Coulomba

Podstawówka

Ładunek elektryczny $q$ [C — kulomb] — fundamentalna własność cząstek. Proton: $+e$, elektron: $-e$, $e = 1{,}6\times10^{-19}$ C.
Zasada zachowania ładunku: W izolowanym układzie całkowity ładunek jest stały.
Prawo Coulomba: $$F = k\frac{|q_1||q_2|}{r^2}, \quad k = 9\times10^9\ \frac{\text{N}\cdot\text{m}^2}{\text{C}^2}$$

Prosto mówiąc: Pocierasz balonik o włosy — elektrony przechodzą z włosów na balonik. Balonik nabiera ładunku $-$, włosy $+$. Naelektryzowane ciała przyciągają papierki. To elektryczność statyczna.

Elektryzowanie ciał:

Przez tarcie: przekazanie elektronów
Przez dotyk: ładunek przepływa między ciałami
Przez indukcję: brak kontaktu — polaryzacja ładunków

Przewodniki — swobodnie przepuszczają ładunek (metale). Izolatory — nie (plastik, drewno, szkło).

Przykład: Dwa ładunki $q_1=2\times10^{-6}$ C i $q_2=3\times10^{-6}$ C, odległość 0,3 m. $$F = 9\times10^9 \cdot \frac{2\times10^{-6}\cdot3\times10^{-6}}{0{,}09} = 9\times10^9\cdot\frac{6\times10^{-12}}{0{,}09} = 0{,}6 \text{ N}$$

⚡ Zapamiętaj: Prawo Coulomba ma identyczną postać jak prawo grawitacji ($1/r^2$), ale elektryczność może być odpychająca! Siły elektromagnetyczne są $10^{36}$ razy silniejsze od grawitacyjnych.

Siła — definicja i rodzaje

Podstawówka

Definicja: Siła to wektorowa wielkość fizyczna opisująca wzajemne oddziaływanie ciał. Jednostka: niuton (N). $1 \text{ N} = 1 \text{ kg} \cdot \text{m/s}^2$. Siła może zmieniać prędkość ciała (wartość lub kierunek) albo kształt ciała.

Prosto mówiąc: Siła to „pchnięcie" lub „pociągnięcie". Możesz ją poczuć — grawitacja ciągnie Cię do dołu z siłą zwaną ciężarem.

Ważne rodzaje sił:

Ciężar $Q = mg$ — grawitacja Ziemi na ciało
Siła normalna $N$ — podłoże pcha ciało prostopadle do swojej powierzchni
Tarcie $T = \mu N$ — opór przy styku powierzchni ($\mu$ — współczynnik tarcia)
Siła sprężystości $F = kx$ — sprężyna opiera się odkształceniu
Wyporność (Archimedes) — ciecz pcha zanurzone ciało ku górze

Przykład: Ciało 5 kg leży na stole. Jakie siły działają?

Ciężar: $Q = 5 \cdot 10 = 50$ N (w dół)
Siła normalna: $N = 50$ N (w górę)
Wypadkowa: $F = 0$ → ciało w spoczynku ✓

⚡ Zapamiętaj: Siła jest WEKTOREM — ma wartość, kierunek i zwrot. Siły przeciwne znoszą się. Wypadkowa sił = 0 → ciało w spoczynku lub ruchu jednostajnym.

Stany skupienia materii i przemiany

Podstawówka

Trzy stany skupienia:

Stały: cząsteczki blisko siebie, drgają wokół stałych pozycji; zachowuje kształt i objętość
Ciekły: cząsteczki blisko, ale swobodnie się przemieszczają; zachowuje objętość, przyjmuje kształt naczynia
Gazowy: cząsteczki daleko od siebie, ruch chaotyczny; wypełnia całe dostępne naczynie

Przemiany stanów skupienia: topnienie (stały→ciekły), krzepnięcie (ciekły→stały), parowanie (ciekły→gazowy), skraplanie (gazowy→ciekły), sublimacja (stały→gazowy), resublimacja (gazowy→stały).

Prosto mówiąc: Stały = żołnierze w szyku. Ciekły = tłum na dyskotece. Gazowy = ptaki latające chaotycznie.

Ciepło przemian fazowych:

Topnienie: $Q = m \cdot L_t$ ($L_t$ — ciepło topnienia)
Parowanie: $Q = m \cdot L_p$ ($L_p$ — ciepło parowania)
Podczas przemiany fazowej temperatura NIE zmienia się (mimo dostarczania ciepła)

Przykład: Ile ciepła potrzeba, żeby stopić 2 kg lodu w 0°C? ($L_t^{\text{wody}} = 334\ \text{kJ/kg}$) $$Q = m \cdot L_t = 2 \cdot 334\,000 = 668\,000\ \text{J} = 668\ \text{kJ}$$

⚡ Zapamiętaj: Parowanie pochłania energię (dlatego po wyjściu z basenu czujesz chłód — woda parując zabiera Twoje ciepło). Skraplanie wydziela energię (para = poważne poparzenie, bo oddaje i ciepło skraplania, i ciepło właściwe).

Temperatura i ciepło — różnica pojęć

Podstawówka

Definicje:

Temperatura — miara średniej energii kinetycznej cząsteczek. Mierzona termometrem. Skale: Celsjusza (°C), Kelvina (K), Fahrenheita (°F). Przeliczenie: $T[\text{K}] = T[°\text{C}] + 273{,}15$
Ciepło $Q$ [J] — energia przekazywana między ciałami na skutek różnicy temperatur. Ciepło przepływa od ciała cieplejszego do zimniejszego.
Ciepło właściwe $c$ [J/(kg·K)]: $Q = mc\Delta T$

Prosto mówiąc: Temperatura to "jak gorące jest ciało" (miernik na termometrze). Ciepło to "ile energii cieplnej przepłynęło". Szklanka wody w 80°C ma wyższą temperaturę niż wanna w 40°C, ale wanna ma więcej ciepła (więcej masy!).

Bilansy cieplne: Ciepło oddane = Ciepło pobrane (gdy brak strat): $$m_1 c_1 (T_1 - T_m) = m_2 c_2 (T_m - T_2)$$ gdzie $T_m$ — temperatura mieszaniny.

Przykład: Do 200 g wody w 20°C wlewamy 100 g wody w 80°C. Temp. mieszaniny?

$0{,}2 \cdot c \cdot (T_m - 20) = 0{,}1 \cdot c \cdot (80 - T_m)$
$2(T_m - 20) = 80 - T_m$; $3T_m = 120$; $T_m = 40°C$

⚡ Zapamiętaj: $0$ K $= -273{,}15°C$ to zero absolutne — najniższa możliwa temperatura; poniżej tej granicy nie istnieje. Temperatura nie może być ujemna w skali Kelvina.

Gęstość substancji

Podstawówka

Definicja: Gęstość to stosunek masy ciała do jego objętości: $$\rho = \frac{m}{V}$$ Jednostka: $\text{kg/m}^3$ lub $\text{g/cm}^3$.

Prosto mówiąc: Gęstość mówi, ile waży 1 cm³ (lub 1 m³) danej substancji. Ołów jest ciężki — ma dużą gęstość. Styropian jest lekki — małą gęstość.

Ważne gęstości (przybliżone):

Woda: $1000 \text{ kg/m}^3 = 1 \text{ g/cm}^3$
Lód: $917 \text{ kg/m}^3$ (mniej niż woda → pływa!)
Żelazo: $7874 \text{ kg/m}^3$
Aluminium: $2700 \text{ kg/m}^3$
Powietrze: $1{,}29 \text{ kg/m}^3$

Pływanie: ciało pływa, gdy $\rho_{\text{ciała}} < \rho_{\text{cieczy}}$

Przykład: Kostka żelaza 200 g zajmuje 25 cm³. Gęstość?

$\rho = \frac{m}{V} = \frac{200}{25} = 8 \text{ g/cm}^3 = 8000 \text{ kg/m}^3$

⚡ Zapamiętaj: $\rho = m/V$ → $m = \rho V$ → $V = m/\rho$. Przeliczenie: $1 \text{ g/cm}^3 = 1000 \text{ kg/m}^3$.

Ciśnienie

Podstawówka

Definicja: Ciśnienie to stosunek siły do powierzchni, na którą siła działa prostopadle: $$p = \frac{F}{A}$$ Jednostka: pascal (Pa) = $\text{N/m}^2$.

Prosto mówiąc: Szpilka boli bardziej niż pięść, bo ta sama siła działa na znacznie mniejszą powierzchnię → większe ciśnienie. Rakiety śnieżne roznoszą ciężar na dużą powierzchnię → małe ciśnienie → nie zapadasz się w śnieg.

Ciśnienie hydrostatyczne: $p = \rho g h$ (zależy od głębokości $h$, nie od kształtu naczynia!)
Ciśnienie atmosferyczne: $p_0 \approx 101\,325 \text{ Pa} = 1 \text{ atm}$

Przykład: Słoń 5000 kg stoi na 4 nogach, każda $500 \text{ cm}^2 = 0{,}05 \text{ m}^2$. Ciśnienie?

$F = mg = 5000 \cdot 10 = 50\,000$ N
$A = 4 \cdot 0{,}05 = 0{,}2 \text{ m}^2$
$p = \frac{50\,000}{0{,}2} = 250\,000 \text{ Pa}$

⚡ Zapamiętaj: Ciśnienie rośnie gdy SIŁA rośnie lub POWIERZCHNIA maleje. Ciśnienie hydrostatyczne rośnie z głębokością — każde 10 m wody to ok. 1 atm więcej.

Energia i jej rodzaje

Podstawówka

Definicja: Energia to zdolność ciała do wykonania pracy. Jednostka: dżul (J). Zasada zachowania energii: energia nie powstaje z niczego i nie ginie — przemienia się z jednej formy w drugą.

Prosto mówiąc: Energia to „waluta" fizyki — można ją zamienić, ale nie można stworzyć ani zniszczyć. Bateria „przechowuje" energię chemiczną i zamienia w elektryczną.

Główne rodzaje energii:

Kinetyczna $E_k = \frac{1}{2}mv^2$ — energia ruchu
Potencjalna grawitacyjna $E_p = mgh$ — energia położenia
Sprężysta $E_s = \frac{1}{2}kx^2$ — energia odkształcenia
Wewnętrzna (cieplna) — energia ruchu cząsteczek
Elektryczna, chemiczna, jądrowa, świetlna

Przykład — zejście z góry:

Na szczycie: $E_p = mgh$ (duża), $E_k = 0$
W połowie: część $E_p$ zamieniła się w $E_k$
Na dole: $E_p = 0$, $E_k$ = maksymalna
Suma $E_p + E_k$ = const (bez tarcia)

⚡ Zapamiętaj: $1 \text{ J} = 1 \text{ N} \cdot \text{m} = 1 \text{ kg} \cdot \text{m}^2/\text{s}^2$. Praca = zmiana energii: $W = \Delta E$.

Czym zajmuje się fizyka

Czym zajmuje się fizyka (klasa 7 SP)

Podstawówka

Co to jest fizyka

Fizyka to nauka o zjawiskach przyrody i prawach nimi rządzących: ruchu, siłach, cieple, elektryczności i świetle.

Metoda badawcza

Fizyk obserwuje zjawisko, stawia hipotezę, przeprowadza doświadczenie i formułuje prawo.

Zjawisko fizyczne

To zmiana zachodząca w przyrodzie, np. topnienie lodu czy spadanie ciała.

Wielkości fizyczne i ich jednostki (układ SI)

Wielkości fizyczne i jednostki SI (klasa 7 SP)

Podstawówka

Wielkość fizyczna

To cecha ciała lub zjawiska, którą można zmierzyć, np. długość, masa, czas.

Układ SI

Jednostki podstawowe: metr ($\mathrm{m}$), kilogram ($\mathrm{kg}$), sekunda ($\mathrm{s}$).

Przedrostki

kilo ($10^3$), centy ($10^{-2}$), mili ($10^{-3}$) — ułatwiają zapis dużych i małych wartości.

Pomiar wielkości fizycznych i niepewność pomiaru

Pomiar i niepewność pomiaru (klasa 7 SP)

Podstawówka

Pomiar

Pomiar to porównanie wielkości z jednostką za pomocą przyrządu (linijka, waga, stoper).

Niepewność

Każdy pomiar obarczony jest niepewnością wynikającą z dokładności przyrządu.

Uśrednianie

Aby zmniejszyć niepewność, powtarzamy pomiar i liczymy średnią arytmetyczną wyników.

Wykonywanie doświadczeń i opracowanie wyników

Wykonywanie doświadczeń i opracowanie wyników (klasa 7 SP)

Podstawówka

Plan doświadczenia

Ustalamy, co badamy, jakie wielkości mierzymy i co pozostaje stałe.

Tabela i wykres

Wyniki zapisujemy w tabeli, a zależność przedstawiamy na wykresie.

Wniosek

Na podstawie wykresu formułujemy wniosek o związku między wielkościami.

Budowa materii — atomy i cząsteczki

Budowa materii — atomy i cząsteczki (klasa 7 SP)

Podstawówka

Ziarnista budowa

Materia zbudowana jest z drobnych cząsteczek i atomów, między którymi są przerwy.

Ruch cząsteczek

Cząsteczki są w ciągłym ruchu — świadczy o tym zjawisko dyfuzji.

Oddziaływania

Między cząsteczkami działają siły przyciągania i odpychania.

Stany skupienia i ich zmiany

Stany skupienia i ich zmiany (klasa 7 SP)

Podstawówka

Trzy stany

Ciało stałe ma kształt i objętość, ciecz — objętość, gaz wypełnia całe naczynie.

Ułożenie cząsteczek

W ciele stałym cząsteczki są uporządkowane, w gazie — swobodne i oddalone.

Przemiany

Topnienie, krzepnięcie, parowanie, skraplanie, sublimacja i resublimacja.

Siły międzycząsteczkowe

Siły międzycząsteczkowe (klasa 7 SP)

Podstawówka

Spójność

Siły spójności działają między cząsteczkami tej samej substancji i utrzymują ciało w całości.

Przyleganie

Siły przylegania działają między cząsteczkami różnych substancji (np. woda i szkło).

Zastosowanie

Zwilżanie i menisk wynikają ze stosunku sił spójności i przylegania.

Napięcie powierzchniowe

Napięcie powierzchniowe (klasa 7 SP)

Podstawówka

Zjawisko

Powierzchnia cieczy zachowuje się jak napięta błona dzięki siłom spójności.

Skutki

Krople przyjmują kształt kulisty, a lekkie owady utrzymują się na wodzie.

Zmniejszanie

Detergenty (środki powierzchniowo czynne) obniżają napięcie powierzchniowe.

Gęstość substancji

Gęstość substancji (klasa 7 SP)

Podstawówka

Definicja

Gęstość to masa przypadająca na jednostkę objętości: $\rho=\frac{m}{V}$.

Jednostki

W układzie SI $\frac{\mathrm{kg}}{\mathrm{m}^3}$, w praktyce także $\frac{\mathrm{g}}{\mathrm{cm}^3}$.

Znaczenie

Gęstość jest cechą substancji — pozwala ją rozpoznać i porównać.

Wyznaczanie gęstości ciał

Wyznaczanie gęstości ciał (klasa 7 SP)

Podstawówka

Pomiar masy

Masę wyznaczamy wagą, w kilogramach lub gramach.

Pomiar objętości

Dla brył foremnych liczymy ze wzoru, dla nieregularnych — metodą zanurzenia w menzurce.

Obliczenie

Gęstość liczymy ze wzoru $\rho=\frac{m}{V}$ i podajemy z jednostką.

Ciśnienie

Ciśnienie (klasa 7 SP)

Podstawówka

Definicja

Ciśnienie to stosunek siły nacisku do pola powierzchni: $p=\frac{F}{S}$.

Jednostka

Paskal: $1\,\mathrm{Pa}=\frac{1\,\mathrm{N}}{1\,\mathrm{m}^2}$.

W praktyce

Im mniejsza powierzchnia, tym większe ciśnienie (ostrze noża, szpilka).

Ciśnienie hydrostatyczne

Ciśnienie hydrostatyczne (klasa 7 SP)

Podstawówka

Wzór

Ciśnienie słupa cieczy: $p=\rho g h$, gdzie $h$ to głębokość.

Cechy

Rośnie z głębokością i nie zależy od kształtu naczynia (paradoks hydrostatyczny).

Naczynia połączone

Ciecz jednorodna ustala się na jednakowym poziomie.

Prawo Pascala

Prawo Pascala (klasa 7 SP)

Podstawówka

Treść

Ciśnienie wywierane na zamkniętą ciecz lub gaz rozchodzi się jednakowo we wszystkich kierunkach.

Zastosowanie

Prasa hydrauliczna i hamulce — mała siła daje dużą siłę na większym tłoku.

Zależność

$\frac{F_1}{S_1}=\frac{F_2}{S_2}$ dla obu tłoków.

Siła wyporu — prawo Archimedesa

Siła wyporu — prawo Archimedesa (klasa 7 SP)

Podstawówka

Siła wyporu

Na ciało zanurzone działa ku górze siła wyporu $F_w=\rho_c g V_z$.

Prawo Archimedesa

Siła wyporu równa jest ciężarowi cieczy wypartej przez ciało.

Wnioski

Zależy od gęstości cieczy i objętości zanurzonej części ciała.

Pływanie ciał

Pływanie ciał (klasa 7 SP)

Podstawówka

Warunki

Ciało tonie, gdy $\rho_{ciala}>\rho_{cieczy}$; pływa zanurzone częściowo, gdy jest mniejsza; unosi się przy równości.

Równowaga

Ciało pływające ma siłę wyporu równą swojemu ciężarowi.

Przykłady

Statki, łodzie podwodne i pływak w spłuczce.

Ciśnienie atmosferyczne

Ciśnienie atmosferyczne (klasa 7 SP)

Podstawówka

Pochodzenie

Powietrze ma ciężar i wywiera na ciała ciśnienie atmosferyczne.

Wartość

Przy poziomie morza wynosi około $1000\,\mathrm{hPa}$ i maleje z wysokością.

Pomiar

Mierzymy je barometrem; zmiany zapowiadają zmianę pogody.

Układ odniesienia, tor, droga

Układ odniesienia, tor, droga (klasa 7 SP)

Podstawówka

Względność ruchu

Ruch opisujemy względem układu odniesienia — ciało może być w ruchu lub spoczynku zależnie od obserwatora.

Tor

Tor to linia, po której porusza się ciało (prostoliniowy lub krzywoliniowy).

Droga

Droga to długość toru; jej jednostką jest metr.

Ruch jednostajny prostoliniowy

Ruch jednostajny prostoliniowy (klasa 7 SP)

Podstawówka

Definicja

To ruch po linii prostej ze stałą prędkością.

Droga

W równych odstępach czasu ciało pokonuje równe drogi: $s=v t$.

Wykres

Wykres drogi od czasu jest linią prostą wychodzącą z początku układu.

Prędkość

Prędkość (klasa 7 SP)

Podstawówka

Definicja

Prędkość to droga przebyta w jednostce czasu: $v=\frac{s}{t}$.

Jednostki

$\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}$ oraz $\frac{\mathrm{km}}{\mathrm{h}}$; $1\,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}=3{,}6\,\frac{\mathrm{km}}{\mathrm{h}}$.

Wektor

Prędkość ma wartość, kierunek i zwrot.

Wykresy w ruchu jednostajnym

Wykresy w ruchu jednostajnym (klasa 7 SP)

Podstawówka

Droga od czasu

Wykres $s(t)$ to prosta; im większe nachylenie, tym większa prędkość.

Prędkość od czasu

Wykres $v(t)$ to pozioma linia (prędkość stała).

Odczyt drogi

Pole pod wykresem $v(t)$ odpowiada przebytej drodze.

Elektryzowanie ciał

Elektryzowanie ciał (klasa 8 SP)

Podstawówka

Na czym polega

Ciało elektryzuje się, gdy zyskuje lub traci elektrony, uzyskując ładunek dodatni lub ujemny.

Sposoby

Przez tarcie, dotyk (przewodzenie) oraz indukcję (zbliżenie ciała naładowanego).

Skutki

Naelektryzowane ciała przyciągają drobne przedmioty.

Ruch niejednostajny — prędkość średnia

Ruch niejednostajny — prędkość średnia (klasa 7 SP)

Podstawówka

Ruch zmienny

W ruchu niejednostajnym prędkość się zmienia (np. samochód w mieście).

Prędkość średnia

$v_{sr}=\frac{s_{calk}}{t_{calk}}$ — cała droga podzielona przez cały czas.

Prędkość chwilowa

To prędkość w danej chwili, wskazywana np. przez prędkościomierz.

Budowa atomu i ładunek elektryczny

Budowa atomu i ładunek elektryczny (klasa 8 SP)

Podstawówka

Atom

Jądro (protony i neutrony) oraz krążące wokół elektrony.

Ładunki

Proton ma ładunek dodatni, elektron ujemny, neutron jest obojętny.

Jednostka

Ładunek mierzymy w kulombach ($\mathrm{C}$); ładunek elementarny to $e$.

Ruch jednostajnie przyspieszony — przyspieszenie

Ruch jednostajnie przyspieszony — przyspieszenie (klasa 7 SP)

Podstawówka

Przyspieszenie

To przyrost prędkości w jednostce czasu: $a=\frac{\Delta v}{t}$, w $\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}^2}$.

Prędkość

Przy starcie z miejsca: $v=a t$.

Droga

$s=\frac{a t^2}{2}$; wykres $v(t)$ jest prostą o dodatnim nachyleniu.

Przewodniki i izolatory

Przewodniki i izolatory (klasa 8 SP)

Podstawówka

Przewodniki

Substancje przewodzące prąd dzięki swobodnym elektronom (metale, grafit, roztwory soli).

Izolatory

Nie przewodzą prądu (guma, szkło, plastik) — brak swobodnych ładunków.

Zastosowanie

Przewody z miedzi w izolacji z tworzywa.

Siły i ich rodzaje

Siły i ich rodzaje (klasa 7 SP)

Podstawówka

Siła

Siła to miara wzajemnego oddziaływania ciał; jednostką jest niuton ($\mathrm{N}$).

Cechy

Siła jest wektorem: ma wartość, kierunek, zwrot i punkt przyłożenia.

Rodzaje

Grawitacji, sprężystości, tarcia, oporu, elektryczna i magnetyczna.

Oddziaływanie ciał naelektryzowanych

Oddziaływanie ciał naelektryzowanych (klasa 8 SP)

Podstawówka

Reguła

Ładunki jednoimienne się odpychają, różnoimienne przyciągają.

Siła

Rośnie przy większych ładunkach i maleje ze wzrostem odległości.

Elektroskop

Przyrząd wykrywający naelektryzowanie ciała.

Wypadkowa sił

Wypadkowa sił (klasa 7 SP)

Podstawówka

Definicja

Wypadkowa zastępuje wszystkie siły działające na ciało jednym wektorem.

Ten sam kierunek

Siły zgodne dodajemy, przeciwne — odejmujemy.

Równowaga

Gdy wypadkowa jest zerowa, siły się równoważą, a ciało nie zmienia ruchu.

Pierwsza zasada dynamiki

Pierwsza zasada dynamiki (klasa 7 SP)

Podstawówka

Treść

Jeśli na ciało nie działa siła wypadkowa, to pozostaje ono w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym.

Bezwładność

To właściwość ciał polegająca na zachowaniu stanu ruchu; miarą bezwładności jest masa.

Przykłady

Szarpnięcie obrusem, pasy bezpieczeństwa.

Zasada zachowania ładunku

Zasada zachowania ładunku (klasa 8 SP)

Podstawówka

Treść

W układzie izolowanym całkowity ładunek elektryczny pozostaje stały.

Elektryzowanie

Ładunki nie powstają z niczego — przechodzą z jednego ciała na drugie.

Wniosek

Jedno ciało zyskuje tyle ładunku, ile traci drugie.

Druga zasada dynamiki

Druga zasada dynamiki (klasa 7 SP)

Podstawówka

Treść

Siła wypadkowa nadaje ciału przyspieszenie: $a=\frac{F}{m}$, czyli $F=m a$.

Kierunek

Przyspieszenie ma kierunek i zwrot siły wypadkowej.

Wnioski

Ta sama siła nadaje mniejsze przyspieszenie ciału o większej masie.

Prąd elektryczny i jego natężenie

Prąd elektryczny i jego natężenie (klasa 8 SP)

Podstawówka

Prąd

Uporządkowany ruch ładunków (w metalach — elektronów).

Natężenie

$I=\frac{q}{t}$ — ładunek przepływający w jednostce czasu.

Jednostka

Amper ($\mathrm{A}$); mierzymy amperomierzem włączonym szeregowo.

Napięcie elektryczne

Napięcie elektryczne (klasa 8 SP)

Podstawówka

Definicja

Napięcie to praca potrzebna do przeniesienia ładunku między dwoma punktami: $U=\frac{W}{q}$.

Jednostka

Wolt ($\mathrm{V}$); mierzymy woltomierzem włączonym równolegle.

Źródło

Napięcie utrzymują baterie i ogniwa.

Trzecia zasada dynamiki

Trzecia zasada dynamiki (klasa 7 SP)

Podstawówka

Treść

Gdy ciało A działa na ciało B, to B działa na A siłą o tej samej wartości i kierunku, lecz przeciwnym zwrocie.

Akcja i reakcja

Siły te są przyłożone do różnych ciał, więc się nie równoważą.

Przykłady

Odrzut broni, ruch rakiety, odbicie od ściany.

Opór elektryczny — prawo Ohma

Opór elektryczny — prawo Ohma (klasa 8 SP)

Podstawówka

Opór

Miara przeciwstawiania się przepływowi prądu; jednostką jest om ($\Omega$).

Prawo Ohma

$I=\frac{U}{R}$ — natężenie jest wprost proporcjonalne do napięcia.

Od czego zależy

Od materiału, długości i pola przekroju przewodnika.

Siła tarcia

Siła tarcia (klasa 7 SP)

Podstawówka

Rodzaje

Tarcie statyczne (spoczynkowe), kinetyczne (przy ruchu) i toczne.

Kierunek

Zwrot tarcia jest przeciwny do ruchu lub tendencji do ruchu.

Znaczenie

Bywa pożyteczne (chodzenie, hamowanie) lub szkodliwe (zużycie części).

Obwody elektryczne

Obwody elektryczne (klasa 8 SP)

Podstawówka

Elementy

Źródło, przewody, odbiornik i wyłącznik.

Szeregowo

Elementy jeden za drugim; to samo natężenie, napięcia się sumują.

Równolegle

Elementy obok siebie; to samo napięcie, natężenia się sumują.

Opór ośrodka

Opór ośrodka (klasa 7 SP)

Podstawówka

Zjawisko

Ciało poruszające się w powietrzu lub cieczy napotyka opór skierowany przeciwnie do ruchu.

Od czego zależy

Rośnie z prędkością, polem powierzchni i zależy od kształtu ciała.

Zastosowanie

Opływowe kształty pojazdów zmniejszają opór; spadochron go zwiększa.

Praca i moc prądu elektrycznego

Praca i moc prądu elektrycznego (klasa 8 SP)

Podstawówka

Praca

$W=U I t$ — energia przekazana odbiornikowi.

Moc

$P=U I$ — energia zużywana w jednostce czasu, w watach.

Rachunek

Zużycie energii liczymy w kilowatogodzinach ($\mathrm{kWh}$).

Praca mechaniczna

Praca mechaniczna (klasa 7 SP)

Podstawówka

Definicja

Pracę wykonuje siła, która przesuwa ciało: $W=F s$ (siła wzdłuż drogi).

Jednostka

Dżul: $1\,\mathrm{J}=1\,\mathrm{N}\cdot1\,\mathrm{m}$.

Kiedy zerowa

Gdy nie ma przesunięcia albo siła jest prostopadła do ruchu.

Bezpieczne korzystanie z energii elektrycznej

Bezpieczne korzystanie z energii elektrycznej (klasa 8 SP)

Podstawówka

Zagrożenia

Porażenie prądem, przeciążenie instalacji, pożar.

Zabezpieczenia

Bezpieczniki, wyłączniki różnicowoprądowe, uziemienie.

Zasady

Nie dotykać urządzeń mokrymi rękami, nie przeciążać gniazd.

Moc

Moc (klasa 7 SP)

Podstawówka

Definicja

Moc to praca wykonana w jednostce czasu: $P=\frac{W}{t}$.

Jednostka

Wat: $1\,\mathrm{W}=\frac{1\,\mathrm{J}}{1\,\mathrm{s}}$.

Znaczenie

Moc mówi, jak szybko wykonywana jest praca.

Magnesy i oddziaływania magnetyczne

Magnesy i oddziaływania magnetyczne (klasa 8 SP)

Podstawówka

Bieguny

Każdy magnes ma biegun północny i południowy — nie da się ich rozdzielić.

Oddziaływanie

Bieguny jednoimienne odpychają się, różnoimienne przyciągają.

Ferromagnetyki

Żelazo, nikiel i kobalt są przyciągane przez magnes.

Rodzaje energii

Rodzaje energii (klasa 7 SP)

Podstawówka

Energia

Energia to zdolność do wykonania pracy; jednostką jest dżul.

Formy

Mechaniczna, wewnętrzna (cieplna), elektryczna, chemiczna, jądrowa.

Przemiany

Energia przechodzi z jednej formy w inną, np. elektryczna w świetlną.

Energia potencjalna

Energia potencjalna (klasa 7 SP)

Podstawówka

Grawitacji

Ciało podniesione na wysokość ma energię $E_p=m g h$.

Sprężystości

Odkształcona sprężyna lub gumka gromadzi energię sprężystości.

Zależność

Energia potencjalna grawitacji rośnie z masą i wysokością.

Pole magnetyczne — pole magnetyczne Ziemi

Pole magnetyczne — pole magnetyczne Ziemi (klasa 8 SP)

Podstawówka

Pole magnetyczne

Obszar wokół magnesu, w którym działa siła magnetyczna; obrazują je linie pola.

Pole Ziemi

Ziemia jest wielkim magnesem — igła kompasu ustawia się wzdłuż jej pola.

Bieguny

Magnetyczne bieguny Ziemi nie pokrywają się dokładnie z geograficznymi.

Energia kinetyczna

Energia kinetyczna (klasa 7 SP)

Podstawówka

Definicja

Energia ciała w ruchu: $E_k=\frac{m v^2}{2}$.

Zależność

Rośnie z masą, a z prędkością — z jej kwadratem.

Skutki

Większa prędkość oznacza znacznie większą energię, np. przy zderzeniu.

Przewodnik z prądem w polu magnetycznym

Przewodnik z prądem w polu magnetycznym (klasa 8 SP)

Podstawówka

Pole wokół prądu

Przewodnik z prądem wytwarza wokół siebie pole magnetyczne.

Siła

Na przewodnik z prądem umieszczony w polu magnetycznym działa siła.

Zastosowanie

To podstawa działania silnika elektrycznego.

Elektromagnes

Elektromagnes (klasa 8 SP)

Podstawówka

Budowa

Zwojnica (cewka) nawinięta na rdzeń z miękkiego żelaza.

Działanie

Po włączeniu prądu staje się magnesem; po wyłączeniu traci właściwości.

Zastosowania

Dzwonek, przekaźnik, dźwig elektromagnetyczny.

Zasada zachowania energii mechanicznej

Zasada zachowania energii mechanicznej (klasa 7 SP)

Podstawówka

Treść

Bez tarcia suma energii kinetycznej i potencjalnej pozostaje stała: $E_k+E_p=\mathrm{const}$.

Przemiana

Podczas spadania energia potencjalna zamienia się w kinetyczną.

Z tarciem

Część energii mechanicznej przechodzi w energię wewnętrzną (ciepło).

Maszyny proste

Maszyny proste (klasa 7 SP)

Podstawówka

Rodzaje

Dźwignia, blok, kołowrót, równia pochyła i śruba.

Dźwignia

Warunek równowagi: $F_1 r_1=F_2 r_2$ (iloczyny sił i ramion są równe).

Korzyść

Maszyny proste zmniejszają potrzebną siłę kosztem większej drogi.

Silnik elektryczny

Silnik elektryczny (klasa 8 SP)

Podstawówka

Zasada

Zamienia energię elektryczną w mechaniczną dzięki sile działającej na ramkę z prądem.

Budowa

Wirnik z uzwojeniem, magnesy oraz komutator.

Zastosowanie

Napędza pralki, wentylatory, pojazdy elektryczne.

Energia wewnętrzna i temperatura

Energia wewnętrzna i temperatura (klasa 7 SP)

Podstawówka

Energia wewnętrzna

To suma energii ruchu i oddziaływań wszystkich cząsteczek ciała.

Temperatura

Miara średniej energii ruchu cząsteczek; mierzymy ją w stopniach Celsjusza i kelwinach.

Zmiana

Energię wewnętrzną można zmienić przez ogrzewanie lub wykonanie pracy.

Ruch drgający

Ruch drgający (klasa 8 SP)

Podstawówka

Definicja

Ruch powtarzający się wokół położenia równowagi.

Wielkości

Amplituda (największe wychylenie), okres $T$ i częstotliwość $f$.

Przykłady

Wahadło, ciężarek na sprężynie, struna.

Ciepło

Ciepło (klasa 7 SP)

Podstawówka

Definicja

Ciepło to energia przekazywana między ciałami o różnej temperaturze.

Kierunek

Przepływa samorzutnie od ciała cieplejszego do chłodniejszego, aż do wyrównania temperatur.

Sposoby

Przewodzenie, konwekcja i promieniowanie.

Wahadło — okres i częstotliwość

Wahadło — okres i częstotliwość (klasa 8 SP)

Podstawówka

Okres

Czas jednego pełnego drgania; jednostką jest sekunda.

Częstotliwość

Liczba drgań na sekundę: $f=\frac{1}{T}$, w hercach ($\mathrm{Hz}$).

Wahadło

Okres zależy od długości wahadła, a nie od masy ani amplitudy.

Ciepło właściwe

Ciepło właściwe (klasa 7 SP)

Podstawówka

Definicja

Ciepło potrzebne do ogrzania $1\,\mathrm{kg}$ substancji o $1\,^\circ\mathrm{C}$.

Wzór

$Q=c\,m\,\Delta T$, gdzie $c$ to ciepło właściwe.

Woda

Woda ma duże ciepło właściwe, dlatego wolno się nagrzewa i stygnie.

Fale mechaniczne

Fale mechaniczne (klasa 8 SP)

Podstawówka

Definicja

Rozchodzące się w ośrodku drgania, przenoszące energię bez przenoszenia materii.

Rodzaje

Poprzeczne (drgania prostopadłe do kierunku fali) i podłużne (drgania wzdłuż).

Wielkości

Długość fali $\lambda$, prędkość $v=\lambda f$.

Bilans cieplny

Bilans cieplny (klasa 7 SP)

Podstawówka

Zasada

Ciepło oddane przez ciało cieplejsze równa się ciepłu pobranemu przez chłodniejsze.

Równanie

$Q_{oddane}=Q_{pobrane}$ — stąd wyznaczamy temperaturę końcową.

Założenie

Zakładamy brak strat ciepła do otoczenia.

Fale dźwiękowe

Fale dźwiękowe (klasa 8 SP)

Podstawówka

Powstawanie

Dźwięk to fala podłużna wywołana drganiami źródła.

Ośrodek

Rozchodzi się w gazach, cieczach i ciałach stałych, ale nie w próżni.

Prędkość

W powietrzu około $340\,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}$.

Cechy dźwięku

Cechy dźwięku (klasa 8 SP)

Podstawówka

Wysokość

Zależy od częstotliwości — większa częstotliwość to wyższy dźwięk.

Głośność

Zależy od amplitudy drgań.

Barwa

Pozwala odróżnić instrumenty grające ten sam dźwięk.

Topnienie i krzepnięcie

Topnienie i krzepnięcie (klasa 7 SP)

Podstawówka

Topnienie

Przejście ze stanu stałego w ciekły; zachodzi w stałej temperaturze topnienia.

Krzepnięcie

Proces odwrotny; temperatura krzepnięcia równa jest temperaturze topnienia.

Ciepło przemiany

Podczas przemiany dostarczane ciepło nie zmienia temperatury.

Fale elektromagnetyczne

Fale elektromagnetyczne (klasa 8 SP)

Podstawówka

Natura

Rozchodzące się drgania pola elektrycznego i magnetycznego; nie potrzebują ośrodka.

Prędkość

W próżni rozchodzą się z prędkością światła $c\approx3\cdot10^8\,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}$.

Widmo

Fale radiowe, mikrofale, podczerwień, światło, ultrafiolet, promienie X i gamma.

Parowanie i skraplanie

Parowanie i skraplanie (klasa 7 SP)

Podstawówka

Parowanie

Przechodzenie cieczy w gaz; zachodzi z powierzchni w każdej temperaturze.

Wrzenie

Gwałtowne parowanie w całej objętości w temperaturze wrzenia.

Skraplanie

Przemiana pary w ciecz, np. rosa i para nad garnkiem.

Rozszerzalność temperaturowa ciał

Rozszerzalność temperaturowa ciał (klasa 7 SP)

Podstawówka

Zjawisko

Ogrzewane ciała zwiększają objętość, a oziębiane — zmniejszają.

Przyczyna

Rosną odległości między drgającymi cząsteczkami.

Zastosowania

Przerwy dylatacyjne na mostach i torach, termometr cieczowy.

Źródła światła i jego rozchodzenie się

Źródła światła i jego rozchodzenie się (klasa 8 SP)

Podstawówka

Źródła

Naturalne (Słońce) i sztuczne (żarówka); ciała oświetlone tylko odbijają światło.

Rozchodzenie

W ośrodku jednorodnym światło biegnie prostoliniowo.

Cień

Powstaje, bo światło nie omija przeszkód.

Odbicie światła — zwierciadła

Odbicie światła — zwierciadła (klasa 8 SP)

Podstawówka

Prawo odbicia

Kąt padania równa się kątowi odbicia.

Zwierciadło płaskie

Tworzy obraz pozorny, prosty, tej samej wielkości.

Zwierciadła kuliste

Wklęsłe skupiają, wypukłe rozpraszają promienie.

Załamanie światła

Załamanie światła (klasa 8 SP)

Podstawówka

Zjawisko

Na granicy ośrodków światło zmienia kierunek biegu.

Przyczyna

Zmiana prędkości światła przy przejściu do innego ośrodka.

Skutki

Pozorne załamanie ołówka w wodzie, powstawanie tęczy.

Soczewki

Soczewki (klasa 8 SP)

Podstawówka

Rodzaje

Skupiające (wypukłe) i rozpraszające (wklęsłe).

Ognisko

Punkt, w którym soczewka skupiająca zbiera promienie równoległe; odległość to ogniskowa.

Zdolność skupiająca

Mierzona w dioptriach, odwrotność ogniskowej.

Konstrukcja obrazów

Konstrukcja obrazów (klasa 8 SP)

Podstawówka

Promienie charakterystyczne

Równoległy do osi przechodzi przez ognisko; przez środek biegnie bez załamania.

Cechy obrazu

Rzeczywisty lub pozorny, prosty lub odwrócony, powiększony lub pomniejszony.

Zależność

Cechy zależą od odległości przedmiotu od soczewki.

Oko i wady wzroku

Oko i wady wzroku (klasa 8 SP)

Podstawówka

Oko

Soczewka tworzy na siatkówce obraz rzeczywisty, odwrócony i pomniejszony.

Wady

Krótkowzroczność i dalekowzroczność wynikają z nieostrego obrazu na siatkówce.

Korekcja

Okulary z soczewkami rozpraszającymi lub skupiającymi.

Rozszczepienie światła i barwy

Rozszczepienie światła i barwy (klasa 8 SP)

Podstawówka

Rozszczepienie

Pryzmat rozkłada światło białe na barwy tęczy.

Przyczyna

Różne barwy załamują się pod różnym kątem.

Barwy ciał

Ciało ma barwę światła, które odbija; pochłania pozostałe.