Предмет

Физика, страница 2

Формулы по механике, электричеству, термодинамике, оптике и современным разделам физики.

296 формул

Все формулы раздела

Показаны 61-120 из 296. Остальные формулы доступны на соседних страницах раздела.

Второй закон Кеплера

Второй закон Кеплера утверждает, что радиус-вектор планеты за равные промежутки времени описывает равные площади. Закон описывает не равномерность движения по дуге, а постоянство секторной скорости относительно фокуса орбиты.

$\frac{dS}{dt}=\text{const}$

Коэффициент мощности

Коэффициент мощности равен отношению активной мощности к полной мощности и показывает долю полной мощности, превращающуюся в полезную энергию за период.

$\cos\varphi=\frac{P}{S}=\frac{P}{UI}$

Коэффициент трения скольжения

Коэффициент трения скольжения равен отношению силы трения скольжения к силе нормальной реакции опоры. Он является безразмерной характеристикой пары поверхностей и условий контакта, а не отдельного тела.

$\mu=\frac{F_{\text{тр}}}{N}$

Масса тела через плотность и объем

Масса однородного тела равна произведению плотности вещества на объем тела. Для неоднородных тел эта формула работает со средней плотностью или заменяется суммированием по частям объема.

$m=\rho V$

Относительное удлинение

Относительное удлинение показывает, какую долю от первоначальной длины составляет изменение длины тела при растяжении или сжатии, и является безразмерной мерой деформации.

$\varepsilon=\frac{\Delta l}{l_0}$

Первый закон Кеплера

Первый закон Кеплера утверждает, что планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце; полярная запись эллипса задает расстояние до фокуса.

$r=\frac{a(1-e^2)}{1+e\cos\nu}$

Первый закон Ньютона

Первый закон Ньютона задает инерциальную систему отсчета: если равнодействующая сил равна нулю, тело сохраняет покой или движется прямолинейно и равномерно.

$\sum \vec F=0 \Rightarrow \vec v=\mathrm{const}$

Полная мощность переменного тока

Полная мощность в цепи переменного тока равна произведению действующих значений напряжения и тока и объединяет активную и реактивную составляющие мощности.

$S=UI,\quad S^2=P^2+Q^2$

Потенциальная энергия в поле тяжести

Потенциальная энергия тела около поверхности Земли равна произведению массы, ускорения свободного падения и высоты относительно выбранного нулевого уровня.

$E_p=mgh$

Реактивная мощность

Реактивная мощность описывает часть мощности переменного тока, связанную с периодическим обменом энергией между источником и электрическим или магнитным полем нагрузки.

$Q=UI\sin\varphi$

Сила трения качения

Сила сопротивления качению в простой модели пропорциональна нормальной реакции опоры и характеризуется коэффициентом сопротивления качению для пары колесо-поверхность.

$F_{rr}=C_{rr}N$

Сила трения скольжения

Сила трения скольжения в простой модели равна произведению коэффициента трения на нормальную реакцию опоры и направлена против относительного движения поверхностей.

$F_{\text{тр}}=\mu N$

Сила упругости по закону Гука

Сила упругости в модели закона Гука пропорциональна деформации и направлена против смещения от положения равновесия, стремясь вернуть тело к исходной форме.

$\vec F_{\text{упр}}=-k\vec x$

Третий закон Ньютона

Третий закон Ньютона утверждает, что силы взаимодействия двух тел равны по модулю, противоположны по направлению и приложены к разным телам.

$\vec F_{12}=-\vec F_{21}$

Закон Дарси для фильтрации

Закон Дарси связывает расход жидкости через пористую среду с гидравлической проводимостью, площадью фильтрации и перепадом напора на длине потока.

$Q=K A\frac{\Delta h}{L}$

Взаимодействие параллельных токов

Сила взаимодействия двух длинных параллельных проводников с токами пропорциональна произведению токов и обратно пропорциональна расстоянию между ними.

$\frac{F}{l}=\frac{\mu_0 I_1 I_2}{2\pi r}$

Диэлектрическая проницаемость

Относительная диэлектрическая проницаемость показывает, во сколько раз электрическая проницаемость вещества больше электрической постоянной вакуума.

$\varepsilon_r=\frac{\varepsilon}{\varepsilon_0}$

Ёмкость конденсатора

Электрическая емкость конденсатора равна отношению заряда одной обкладки к напряжению между обкладками и показывает способность накапливать заряд.

$C=\frac{q}{U}$

Ёмкость плоского конденсатора

Емкость плоского конденсатора пропорциональна площади перекрытия пластин и диэлектрической проницаемости среды и обратно пропорциональна расстоянию между пластинами.

$C=\varepsilon_0\varepsilon_r\frac{S}{d}$

Ёмкость сферического конденсатора

Емкость сферического конденсатора с радиусами обкладок a и b определяется радиальной геометрией поля и растет при увеличении радиусов и уменьшении зазора.

$C=4\pi\varepsilon_0\varepsilon_r\frac{ab}{b-a}$

Ёмкость цилиндрического конденсатора

Емкость цилиндрического конденсатора с коаксиальными обкладками зависит от длины, диэлектрика и логарифма отношения внешнего радиуса к внутреннему.

$C=\frac{2\pi\varepsilon_0\varepsilon_r L}{\ln(b/a)}$

Закон Био-Савара-Лапласа

Закон Био-Савара-Лапласа задает вклад малого элемента проводника с током в магнитное поле и позволяет находить поле проводников произвольной формы интегрированием.

$d\vec B=\frac{\mu_0}{4\pi}\frac{I\,d\vec l\times \vec r}{r^3}$

Закон Видемана — Франца

Закон Видемана — Франца утверждает, что отношение электронной теплопроводности металла к произведению электрической проводимости и температуры примерно постоянно.

$\frac{\kappa}{\sigma T}=L$

Частота колебаний через период

Частота колебаний равна числу полных колебаний за одну секунду и обратно пропорциональна периоду одного колебания. Это базовая связь для любого устойчиво повторяющегося процесса.

$\nu=\frac{1}{T}$

Частота пружинного маятника

Частота пружинного маятника определяется жесткостью пружины и массой груза: жесткая пружина повышает частоту, большая масса понижает ее.

$\nu=\frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{k}{m}}$

Эффект Доплера для звука

Эффект Доплера описывает изменение наблюдаемой частоты волны при движении источника или наблюдателя относительно среды. В акустике это проявляется как изменение высоты слышимого тона.

$\nu'=\nu\frac{v\pm v_o}{v\mp v_s}$

Уравнение Менделеева - Клапейрона

Уравнение состояния идеального газа связывает давление, объем, количество вещества и абсолютную температуру газа. Оно задает равновесную модель разреженного газа.

$pV=\nu RT$

H-теорема Больцмана

H-теорема утверждает, что для разреженного газа при молекулярном хаосе функция H не возрастает и система стремится к максвелловскому распределению.

$H=\int f\ln f\,d^3v,\qquad \frac{dH}{dt}\le 0$

Универсальная газовая постоянная

Универсальная газовая постоянная равна произведению постоянной Авогадро на постоянную Больцмана и связывает молярный и молекулярный уровни описания газа.

$R=N_A k$

Закон Генри для растворимости газа

Закон Генри утверждает, что при постоянной температуре растворимость газа в жидкости пропорциональна парциальному давлению этого газа над раствором.

$c=k_H p$

Закон излучения Кирхгофа

Закон Кирхгофа для теплового излучения утверждает, что отношение спектральной излучательной способности тела к его поглощательной способности равно излучению абсолютно черного тела при той же температуре.

$\frac{e_\lambda(T)}{a_\lambda(T)}=e_{\lambda}^{(\text{ч.т.})}(T)$

Закон Стефана - Больцмана

Мощность излучения абсолютно черного тела пропорциональна площади поверхности и четвертой степени абсолютной температуры.

$P=\sigma S T^4$

Первый закон термодинамики

Первый закон термодинамики выражает сохранение энергии: полученное системой тепло идет на изменение внутренней энергии и работу, совершенную системой.

$Q=\Delta U + A$

Распределение Максвелла по скоростям

Распределение Максвелла задает долю молекул идеального газа, имеющих скорости около заданного значения v при температуре T.

$f(v)=4\pi\left(\frac{m}{2\pi kT}\right)^{3/2}v^2 e^{-mv^2/(2kT)}$

Условие теплового равновесия

Тепловое равновесие двух тел означает равенство их температур и отсутствие направленного теплообмена между ними. Это условие лежит в основе термометрии.

$T_1=T_2$

Уравнение Дитеричи

Уравнение Дитеричи является эмпирическим уравнением состояния реального газа с поправками на собственный объем молекул и межмолекулярное притяжение.

$p(V_m-b)=RT\exp\left(-\frac{a}{RTV_m}\right)$

Формула Рэлея - Джинса

Формула Рэлея - Джинса описывает спектральную плотность энергии черного тела в классическом приближении и хорошо работает на малых частотах.

$u(\nu,T)=\frac{8\pi \nu^2}{c^3}kT$

Уравнение Клаузиуса - Клапейрона

Уравнение Клаузиуса - Клапейрона связывает наклон линии фазового равновесия с теплотой перехода, температурой и изменением объема.

$\frac{dp}{dT}=\frac{L}{T\Delta V}$

Длина свободного пробега молекулы

Средняя длина свободного пробега показывает, какое расстояние молекула газа в среднем проходит между последовательными столкновениями.

$\lambda=\frac{1}{\sqrt{2}\,\pi d^2 n}$

Наиболее вероятная скорость молекул

Наиболее вероятная скорость молекул идеального газа соответствует максимуму распределения Максвелла по модулю скорости. Она не совпадает со средней скоростью.

$v_{\text{нв}}=\sqrt{\frac{2RT}{M}}$

Средняя квадратичная скорость молекул

Средняя квадратичная скорость молекул, или v_rms, равна корню из 3RT/M для идеального газа. Она связана с температурой, молярной массой и средней кинетической энергией поступательного движения.

$v_{\text{с.кв.}}=\sqrt{\frac{3RT}{M}}$

Количество теплоты при нагревании

Количество теплоты при нагревании или охлаждении тела без фазового перехода равно c·m·Δt и зависит от вещества, массы и изменения температуры.

$Q = cm\Delta t$

Удельная теплота плавления

Удельная теплота плавления показывает, сколько энергии нужно для плавления 1 кг вещества при температуре плавления без изменения температуры.

$Q = \lambda m$

Удельная теплота парообразования

Удельная теплота парообразования показывает энергию, необходимую для превращения 1 кг жидкости в пар при постоянной температуре.

$Q = Lm$

Сила тока через заряд и время

Сила тока равна отношению электрического заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени прохождения заряда.

$I = \frac{q}{t}$

Сопротивление проводника

Сопротивление однородного проводника равно ρl/S: оно растет с длиной и удельным сопротивлением материала и уменьшается при большем сечении.

$R = \rho \frac{l}{S}$

Параллельное соединение сопротивлений

При параллельном соединении складываются проводимости ветвей: обратное общего сопротивления равно сумме обратных сопротивлений.

$\frac{1}{R} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \dots + \frac{1}{R_n}$

Работа электрического тока

Работа электрического тока равна UIt и показывает, какую энергию электрическое поле передает зарядам на участке цепи за время t.

$A = UIt$

Закон Джоуля-Ленца

Закон Джоуля-Ленца определяет количество теплоты, выделяемое проводником с током: Q = I²Rt. При подстановке важно выбрать именно те величины, которые соответствуют обозначениям в формуле.

$Q = I^2Rt$

Формула тонкой линзы

Формула тонкой линзы связывает фокусное расстояние с расстояниями от линзы до предмета и до изображения. При подстановке важно выбрать именно те величины, которые соответствуют обозначениям в формуле.

$\frac{1}{F} = \frac{1}{d} + \frac{1}{f}$

Оптическая сила линзы

Оптическая сила линзы равна 1/F и измеряется в диоптриях, если фокусное расстояние выражено в метрах. При подстановке важно выбрать именно те величины, которые соответствуют обозначениям в формуле.

$D = \frac{1}{F}$

Среднее время жизни радиоактивного ядра

Среднее время жизни радиоактивного ядра равно величине, обратной постоянной распада. Оно показывает характерный средний срок существования ядра до распада в статистической модели.

$\tau=\frac{1}{\lambda}$

Энергия фотона через частоту и длину волны

Энергия фотона пропорциональна частоте излучения и обратно пропорциональна длине волны. Формула связывает волновые характеристики света с квантовой энергией одной частицы излучения.

$E=h\nu=\frac{hc}{\lambda}$

Гиромагнитное отношение магнитного момента и момента импульса

Гиромагнитное отношение показывает, какой магнитный момент соответствует единице механического момента импульса. Оно связывает вращательное движение заряда с магнитными свойствами частицы или системы.

$\gamma=\frac{\mu}{L}$

Магнитный момент ядра через ядерный магнетон

Магнитный момент ядра часто записывают через g-фактор, спиновое квантовое число ядра и ядерный магнетон. Такая форма показывает, что ядерные магнитные моменты намного меньше электронных.

$\mu=g I\mu_N$