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

N_a

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

₀

4*10^-7=

1,25663706*10^-6

 

Гн/м

Электрическая постоянная

₀

8,8541878*10^-12

Ф/м

Масса покоя электрона

m_e

9,109534*10^-31

кг

Масса покоя протона

m_p

1,6726485*10^-27

кг

Масса покоя нейтрона

m_n

1,6749543*10^-27

кг

Элементарный заряд

E

1,6021892*10^-19

Кл

Отношение заряда к массе

e/m_e

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

m_ec²

0.511034

МэВ

Энергия покоя протона

m_pc²

938.2796

МэВ

.Энергия покоя нейтрона

m_nc²

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



с^-1

угловая скорость

T

с

период

Гц

частота



с^-2

угловое ускорение

R

м

радиус

Скорость и ускорение.

, ,

Равномерное движение:

, ;

Равнопеременное движение:

a=const, , ;

, ; v=v₀+at , ;

;

Криволинейное движение.

e_

e_n

,

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



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+F_инерц ,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.

F_упр=–kx, - сила упругости деформированной пружины.

- механическое напряжение

- относительное продольное удлинение (сжатие)

- относительное поперечное удлинение (сжатие)

, где - 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=P

Потенциальная и кинетическая энергия. Мощность.

- работа силы F

A=E

- мощность

- кинетическая энергия

- кинетическая энергия вращательного движения.

E_p=mgh - потенциальная энергия поднятого над землей тела.

- потенциальная энергия пружины

Закон сохранения энергии.

E_к1+E_р1=E_к2+E_р2

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



–

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=U

0

NkT/(-1)

Nk/(-1)

Изобара

p=const

U=Q+pV

pV

pV/(-1)

Nk/(-1)

Изотерма

T=const

Q=A

A



Адиабата

Q=const

U=-A

0

0

Тепловой баланс.

Q_отд=Q_получ

Q=cmT - теплота на нагрев (охлаждение)

Q=rm - Теплота парообразования (конденсации)

Q=m - плавление (кристаллизация)

Q=qm - сгорание.

Тепловое расширение.

l=l₀(1+T) V=V₀(1+T)

Тепловые машины.

- коэффициент полезного действия

,

Гидростатика, гидродинамика.

Обозн.

Изм.

Смысл

p

Па

давление

V

м³

объем

m

кг

масса



Н/м

коэффициент поверхностного натяжения

v

м/с

скорость жидкости

S

м²

площадь



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₀E где ж- диэлектрическая восприимчивость.

=1+ж - 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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 ₁=₂

- период пульсации.

Затухающие колебания.

,

Переменный ток.

Z=Z_R+Z_L+Z_C - полный импеданс цепи.

Z_R=R, Z_L=iL,

- модуль полного импеданса цепи.

, - действующие значения.

Упругие волны.

Скорость волны в газе: , в твердом теле:

,

уравнение плоской волны:

Отражение

Преломление

=0

lim _пад=arcsin(c₂/c₁)

Интерференция: ,

фазовая v и групповая u скорости: ,,

- эффект Доплера.

Электромагнитные волны.

- фазовая скорость

Отражение

Преломление

=0

lim _пад=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.