Füüsika arvestus 2011 teooria (0)

Füüsika arvestus 2011 teooria
1. Elastsusjõud ( Hooke `seadus)
Elastsusjõud on keha kuju ja mõõtmete muutumisel ehk deformeerumisel tekkiv jõud. Elastsusjõud on vastassuunaline keha deformeeruva jõuga.
Kui keha elastsusjõud muutub võrdseks raskusjõuga, siis seisab keha paigal.
Fe=kΔl , kus Fe- elastsusjõud, k-keha jäikus ja l- teepikkus
Hooke`seadus: Keha deformeerumisel tekkiv elastsusjõud on võrdeline keha pikenemisega ja tema suund on vastupidine deformeeritava keha osakeste nihke suunaga.
F→e=-kx→ (k- keha jäikustegur ja x- osakeste nihe )
2.Keha raskuskese. Punktmass
Punktmass e. masspunkt on füüsikaline keha mudel, mille puhul mass loetakse koondatuks ühte ruumpunkti. Keha raskuskese ühtib massikeskmega.
Raskuskese on punkt mida läbib keha osakestele mõjuvate raskusjõudude resultaadi mõjusirge keha igasuguse asendi korral.
3. Kulgliikumise iseloomulikud parameetrid
Kulgliikumise korral liiguvad keha kõik punktid ühtemoodi st. läbivad samas ajaühikus sama teepikkuse.
Kulgliikumine on jäiga keha mehaaniline liikumine, mille korral keha kõikide punktide trajektorid on igal hetkel samasihilised ja tervikuna ühesuguse kujuga.
4.Nihe. Nihke ja lõppkiiruse valemid
Nihe on vektoriaalne füüsikaline suurus, vektor keha algasukohast keha lõppasukohta. Nihke tähis s→ ,
Nihke valem s→=V→t (s→-nihkevektor, V→ - kiirus, t-aeg ühik meeter m)
Nihke valem s→=V0t +
Lõppkiiruse valem V=V0+at (V-lõppkiirus, V0-algkiirus, a-kiirendus, t-aeg ühik m/s)
5. Taustsüsteem . Suhteline kiirus
Taustsüsteem on mingi kehaga seotud ruumiliste ja ajaliste kordinaatide süsteem, mis koosneb kolmest elemendist: taustkeha , koordinaadistik ja ajamõõtja.
Taustkeha on keha mille suhtes teiste kehade asukohta kirjeldatakse.
Keha kiirus on suhteline kiirus, sest keha kiirus sõltub selle keha taustsüsteemi valikust, mille suhtes kiirust mõõdetakse. Tavaliselt valitakse taustsüsteemiks maapind.
6. Hõõrdejõud . Ka kaldpinnal .
Hõõrdejõud on liikumisele vastassuunaline jõud, mis tekib kahe pinna kokkupuutel. Kui keha on paigal on tema hõõre suurem, kui siis kui keha libiseb (paigaloleku hõõre on suurem kui libisemisel tekkiv hõõre). Ehk kui keha seisab paigal mõjutab teda seisuhõõrdejõud, mis on palju suurem kui libisevale kehale (kaldpinnal) mõjuv liughõõrdejõud.
Hõõrdejõu valem: Fh=kN=kmg (Fh-hõõrdejõud, k- hõõrde tegur ja N-pinnarektsioon)
Hõõrdejõud on keha liikumist takistav jõud teise tahke keha või aine suhtes kokkupuutepinnal mõjuvate osakestevahelise jõu tõttu. Hõõrduvate kehade või ainete liikumisel muundub hõõrdumisele kuluv energia soojuseks. Kuna hõõrdumine aeglustab liikuvat objekti, kutsutakse seda ka takistusjõuks. See erineb aktiivjõududest, mis põhjustavad objektide liikumise muutumist.
Hõõrdejõu põhjustab aineosakeste vaheline vastasmõju. Peamiselt on see põhjustatud aatomite koostisse kuuluvate elektronide elektromagnetilisest vastastikmõjust. Hõõrdejõud sõltub hõõrdetegurist ja jõust, mis hõõrdepindasid kokku surub . Hõõrdejõud ei sõltu kehade kokkupuutepinna suurusest . Hõõrdetegurit tähistatakse tüüpiliselt  kreeka tähega  μ (müü). Universaalne valem Maa raskusjõuga kehadele  seisu-, liuge- ja veerehõõrdejõu arvutamiseks on:
kus
F on hõõrdejõud;
μ on pindadele iseloomulik hõõrdetegur;
m on keha mass, ja
g on  raskuskiirendus
7.Ühtlaselt muutuv liikumine
Ühtlaselt muutuv liikumine toimub sellel juhul kui liikumine kiireneb või aeglustub, kuid kiirendus ei muutu st. kiirus kasvab või kahaneb ühtlase kiirendusega (a = const )
Lõppkiirus V=V0+at
Teepikkus s=V0t(+-)
8.Kiirendus. Kõik kiirendused
Kiirendus iseloomustab kiiruse muutumist ajaühiku jooksul. Kiirendus on kiiruse muutumise kiirus.
Kiirendus = ehk a = =
Kesktõmbe kiirendus e normaalkiirendus väljendab ringliikumisel kiiruse suuna muutumist ajas. Kesktõmbekiirendus on kiirusega alati risti ning vektorina alati suunatud ringjoone keskpunkti
Kesktõmbe kiirndus (normaalkiirendus) an = = R2ω2/R = Rω2 (ω- keha põõrlemise kiirus, r- punkti kaugus keskpunktist ja V- kiirus)
Nurkkiirendus β näitab kui palju muutub nurkkiirus ajaühiku jooksul
Nurkkiirendus β = (ω- nurkkiirus, ω0- algnurkkiirus ja t- aeg ühik SI sü. Rad/sek2)
Tangentsiaalkiirendus kiiruse suuruse muutumist ajas. Iseloomustab põõrlemiskiiruse kasvu või kahanemist.
Tangentsiaalkiirendus at =
9.Põõrdliikumine. Põõrdliikumise põhivõrrand
Põõrdliikumisel tiirlevad kehapunktid nurkkiirusega ω ja see kiirus on piki põõrlemistelge suunatud vektor, mille suund määratakse paremakäe kruvireegliga.
Põõrdliikumise puhul liiguvad keha kõik punktid mõõda ringjooni, mille keskpunktid asuvad ühel ja samal sirgel e. põõrlemisteljel.
Φ=ωt Põhivõrrand: M = (M- jõumoment ja L- impulsimoment )
10.Mitteühtlane liikumine (parameetrid)
Mitteühtlase liikumise korral läbib keha võrdse pikkusega ajaühikute jooksul erinevad teepikkused .
11.Ühtlane liikumine nende parameetrid
Ühtlase liikumise korral läbib keha võrdse pikkusega ajaühikute jooksul võrdsed teepikkused.
V = (V – kiirus, s- teepikkus ja t- aeg)
12.Nurkkiirus ja võrdlus joonkiirusega
Nurkkiirus ω näitab kui suur põõrdenurk läbitakse ajaühikus
Nurkkiirus ω = (ω- nurkkiirus, φ- põõrdenurk ja t- aeg ühik SI süs. Rad/sek)
Nurk- ja joonkiiruse vaheline seos: V=Rω → ω=V/R (V- joonkiirus , ω- nurkkiirus ja R-raadius).
Joonkiirus näitab läbitud kaare pikkust ajaühiku jooksul.
13.Nurkkiirendus ja kesktõmbekiirendus (seos)
Kesktõmbekiirendus e. normaalkiirendus väljendab ringliikumise kiiruse suuna muutumist ajaühikus.
Elektroni kesktõmbe kiirendus an = V2/R
Nurkkiirendus näitab palju muutub nurkkiirus ajaühikus.
β = (rv – ω0) / t ühik rad/ s2
14.Newtoni seadused ja nende üldnimetused
Newtoni I seadus e. inertsiseadus väidab, et keha liigub ühtlaselt, ringjooneliselt või seisab paigal, kui talle mõjuvate jõudude resultant võrdub nulliga. (vastastikmõju puudub või on vastastikmõju kompenseeritud )
Newtoni II seadus (kiirenduse sõltuvus jõust) väidab ,et kehale mõjuv resultantjõud on võrdne keha massi ja kiirenduse korrutisega.
Newtoni II seadus: F=ma
Newtoni III seadus (mõju ja vastumõju seadus) väidab ,et 2 keha mõjutavad teineteist jõududega, mis on suuruselt võrdsed ja suunaliselt vastupidised.
Newtoni III seadus: F12 = -F21
Newtoni seadused on kolm fundamentaalset füüsikalist seadust, mis panevad aluse  klassikalisele mehaanikale.

• Newtoni esimene seadus ehk inertsiseadus väidab, et keha liigub ühtlaselt sirgjooneliselt või seisab paigal, kui talle mõjuvate jõudude resultant võrdub nulliga.
  

• Newtoni teine seadus väidab, et kehale mõjuv resultantjõud on võrdne keha massi ja kiirenduse korrutisega.
  

• Newtoni kolmas seadus väidab, et kaks keha mõjutavad teineteist jõududega, mis on suuruselt võrdsed ja suunalt vastupidised.
  

Newtoni seadused kehtivad piisava täpsusega vaid valguse kiirusest olulisemalt aeglasemalt liikuvate kehade korral. Vastasel korral tuleb kasutada Einsteini relatiivsusteooriat.
15.Keha impuls ja impulsi muut
Keha impuls ehk liikumishulk on füüsikaline suurus, mis võrdub keha massi ja kiiruse korrutisega
Impuls: p=mV (p- keha impuls, V-keha kiirus ja m- keha mass ühik kg m/s )
Impulsi muut on võrdne talle üle antud jõuimpulsiga. (valem langeb kokku)
16.Jõumoment. Kiigu tasakaalutingimus?
Jõumoment on jõu ja tema õla korrutis. Jõuõlaks nim. Jõu mõjumise sihi kaugust põõrlemisteljest.
Jõumoment iseloomustab vaadeldava jõu mõju keha põõrlemisele. Ehk jõumoment on jõu võime põhjustada põõrlevat liikumist ümber punkti.
Jõumoment M=Fd M = = IF (F- kehale mõjuv jõud, d- jõuõlg , I- inerts ja ω- nurkkiirus)
Jõumomendi ühik SI süsteemis on Nm
Kiik on tasakaalus siis kui temale mõjuvad jõud on põõrdvõrdelised õlgade pikkusega
F1d1 = F2d2
Keha on tasakaalus siis kui talle mõjuvate jõudude resultant võrdub nulliga.
17.Impulsi jäävuse seadus
IJS – Kui kehade süsteemile ei mõju väliseid jõude või nende jõudude mõju tasakaalustatakse, siis süsteemi koguimpuls on nende kehade igasugusel vastastikmõjul jääv.
Ehk siis ühe keha esialgne impuls + teise keha esialgne impuls = esimese keha pärastine impuls + teise keha pärastine impuls.
Impuls: p=mV
Impulsi jäävuse seadus: m1V01 + m2V02 = m1V1 + m2V2
18.Mehaaniline ja elektrivoolu töö
Mehaaniline töö on füüsikaline suurus mis kirjeldab olukorra muutumisel tehtavat pingutust ning võrdub jõu ja jõu mõjul liikunud keha nihkevektori skalaarkorrutisega.
Mehaaniline töö: A=Fs (A- töö, F- jõud ja s- nihe)
Elektrivoolu töö on füüsikaline suurus, mis arvuliselt võrdub juhi otstele rakendatud pinge, voolutugevuse ja töö sooritamiseks kulunud aja korrutisega.
Elektrivoolu töö: A = Vq = IUT = I2Rt =
(A- elektrivoolu töö, U- pinge selle lõigu otstel, I- voolutugevus ja t- voolu läbimise aeg)
Töö ühik SI süsteemis on dzaul.
19.Võimsus (mehaaniline ja elektriline)
Mehaaniline võimsus iseloomustab töö tegemise kiirust. Mehaaniline võimsus on suurus mis võrdub töö ja selleks kuluva ajavahemiku suhtega.
Mehaaniline võimsus: N = (N- mehaaniline võimsus, A- töö ja Δt- ajavahemik)
Elektrivoolu võimsus on füüsikaline suurus, mis võrdub elektrivoolu tööga ajaühikus.
Elektrivoolu võimsus: P =
Võimsuse ühik SI süsteemis on W (vatt)
20.Energia (ka liigid)
Energia E on keha või jõu võime teha tööd.
Kineetiline energia, potensiaalne energia, soojusenergia , tuumaenergia , elektrodünaamiline energia, elektrostaatiline energia, keemilise sädeme energia ja hüdrauliline energia.
21.Kineetiline energia. Põõrlemise kineetiline energia
Kineetiline energia on tingitud keha liikumisest (teiste kehade suhtes). Keha kineetiline energia avaldub massi ja kiiruse kaudu kujul Ek =
Fikseeritud telje ümber põõrleva keha kineetiline energia avaldub
Ek = (I- inertsimoment nimetatud telje suhtes ning ω- nurkkiirus)
22.Potensiaalne energia ( ka elektriväljas)
Potensiaalne energia on tingitud keha asendist teiste kehade suhtes (vastastikmõjust teiste kehadega ). Keha potensiaalne energia raskusväljas avaldub kujul Ep = mgh
(g- raskus- e. vabalangemiskiirendus, h- keha kaugus energia 0 tasemest nt. kaugus maast)
Elektrivälja potensiaal e. potensiaal võrdub mingisse elektrostaatilise välja punkti asetatud elektrilaengu potensiaalse energia ja laengu suuruse suhtega.
Φ = ( W – potensiaalne energia ja q – laengu suurus)
23.Energia jäävuse seadus mehaanikas
Mehaanilise energia jäävuse seadus väidab, et keha kineetilise- ja potensiaalse energia summa on jääv. Mehaanilise energia jäävuse seadus kehtib vaid hõõrdumise puudumisel e. siis suletud süsteemis. Teisiti õeldes on sioleeritud süsteemis energia ajas muutumatu suurus.
Energia jäävuse seadus mehaanikas: E = + (mgh)
Ehk siis: kineetiline energia + potensiaalne energia = const
24. Tsentraalne põrge
Tsentraalse põrke korral libisevad kehad enne põrget mõõda nende tsentreid läbivat sirget.
Tsentraalne põrge võib toimuda juhul, kui
a) Kerad liiguvad teineteisele vastu
b) 1 kera liigub teise järele
25.Absoluutselt elastne põrge
Absoluutselt elastse põrke puhul liiguvad kehad peale põrget eri suunades (eemalduvad teineteisest). Nende kehade summaarne kineetiline energia ei muutu, vaid jääb samaks.
Samuti ei muutu kehade impulsside summa.
26.Absoluutselt mitteelastne põrge
Absoluutselt mitteelastse põrke korral muutub osa kehade summaarsest kineetilisest energiast kehade siseenergiaks. Peale põrget jäävad kehad kas paigale või liiguvad koos edasi.
27.Inertsimoment. Steineri lause (seadus)
Inertsimomendiks nimetatakse keha inertsust põõrdliikumisel. Inertsimoment I näitab pöörleva keha osade massi jaotust pöörlemistelje suhtes.
Inertsimoment on massiga analoogne suurus pöördliikumise puhul fikseeritud telje ümber. Inertsimoment iseloomustab jäiga keha inertsi pöörlemiskiiruse muutmise suhtes. Selle roll pöörlemise dünaamika kirjeldamisel on sama, mis tavalisel massil kulgliikumise dünaamika kirjeldamisel.
Inertsimoment: I = mr2
Steineri lause: Kui on teada keha inertsimoment masskeset läbiva telje suhtes, saab arvutada tema inertsimomendi sellega paralleelse telje suhtes.
Inertsimoment suvaliselt valitud telje suhtes = inertsimoment I0 telje suhtes, mis on paralleelne antud teljega ning läbib keha inertskeset + keha massi m korrutis telgede vahelise kauguse a ruuduga
Ehk: I = I0 + ma2
28.Põõrleva ja liikuva keha energia
Pöörlemine tähendab seda, et keha need punktid, mis asuvad keha pöörlemisteljel seisavad paigal.
Pöörleva keha kineetiline energia: K = Iω2/2
Liikuva keha energiat nimetatakse kineetiliseks energiaks Ek =
29.Keha impulsimoment
Impulsimoment L näitab pöörleva keha osade impulsside mõju pöörlemisele. Kui pöörleva keha osa massiga m liigub joonkiirusega V piki ringjoont kaugusega r pöörlemisteljest, siis tema impulsimoment on kauguse r ja impulsi p = mV korrutis.
Impulsimoment: L = mVr
30. Impulsimomendi jäävuse seadus
Suletud süsteemi koguimpulss on sinna kuuluvate kehade igasugusel vastastikmõjul jääv.
p1 + p2 + p3 + p4 + ..... + pn = const
31.Tsentrifugaaljõud
Tsentrifugaaljõud e. kesktõukejõud on üks inertsjõududest. See tähendab, et tegu on vaid inertsist tuleva nähtusega, mitte ringliikumise põhjusega. Tsentrifugaaljõud tekib punktmassi või keha kõverjoonelisel liikumisel ja mõjub liikumissuunaga risti ja ringliikumise keskpunktist eemale.
Tsentrifugaaljõud: F = (R – trajektori kõverusraadius , V – kiirus ja m – mass)
32.Elastne deformatsioon
Deformatsioon on keha kuju ja mõõtmete muutumine jõu mõjul.
Elastse deformatsiooni korral taastab keha oma kuju peale kuju muutvate jõudude lakkamist.
Keha mis taastab peale jõudude lakkamist oma kuju nimetatakse elastseks kehaks.
33.Veereva silindri (toru) kineetiline energia
Veereva silindri (toru) kineetiline energia avaldub kulgliikumise ja põõrdliikumise energiate summana:
Ek = +
(m – keha mass, V – kulgliikumise kiirus, I – inertsimoment ja ω – veeremise nurkkiirus)
34.Keha kaal ja raskusjõud
Keha kaal on jõud, millega keha mõjutab alust või riputuseset
Keha kaal: P = mg (P – keha kaal, m – keha mass ja g- raskus (vabalangemis) kiirendus)
Raskusjõud e. gravitatsioonijõud on jõud, millega maa, või mõni muu suur taevakeha mõjutab endast palju kordi väiksemaid kehi.
Raskusjõud: Fg = mg = gravitatsiooni const (M- maa mass, m- keha mass R- maa raadius)
Maa mass M = 6 * 1024kg ja vabalangemise kiirendus g = 9,8 m/s2
35.Dünaamika põhiseadus
Newtoni II seadus: väidab, et kehale mõjuv jõud võrdub keha massi ja selle jõu poolt kehale antud kiirenduse korrutisega.
Newtoni II seadus: F = ma
Newtoni teisest seadusest järeldub, et keha kiirenduse määramiseks on vaja teada kehale mõjuvat jõudu ja keha massi
Kiirendus: a =
36.Tsentripetaalkiirendus e. normaalkiirendus
Tsentripetaalkiirendus e. normaalkiirendus on kiirendus, mis on suunatud ringjoone keskpunkti.
Tsentripetaalkiirendus : aω = ω2R (ω – põõrlemiskiirus ja R – kaugus põõrlemisteljest)
37. Pascali seadus
Kinnises anumas olevale vedelikule või gaasile avaldatav rõhk antakse ilma muutusteta edasi ruumi igas suunas.
Ehk siis : Pascali seaduse ehk hüdrostaatika põhiseaduse kohaselt kandub rõhk vedelikus või gaasis edasi igas suunas ühteviisi.
38. Archimedese seadus
Archimedese seadus on hüdro - ja aerostaatika seadus, mille kohaselt igale vedelikus või gaasis asetsevale kehale mõjub üleslükkejõud , mis on võrdne selle keha poolt väljatõrjutud vedeliku või gaasi kaaluga.
Üleslükkejõud: Fü = δgV
39.Sirgliikumise hetkkiirus ja –kiirendus
Hetkkiiruseks nimetatakse keha kiirust teatud ajahetkel. V→= Δs/Δt
Hetkkiirendus on selline kiirendus mis on kiiruse tuletis aja järgi ehk nihke teine tuletis aja järgi.
Hetkkiirendus: a→ =
40.Ühtlaselt muutuva põõrlemise põõrdenurga ja lõppkiiruse valemid
Põõrdenurk on „elastse joone” puutuja tõusunurk φ
41.Ideaalne gaas . Molekulaarkineetilise teooria põhivõrrand (sisu)
Ideaalne gaas on reaalse gaasi erijuht.
Ideaalse gaasi puhul on pV = const st. rõhu ja ruumala korrutis on jääv.
Ideaalse gaasi siseenergia sõltub ainult temperatuurist (Joule'i tingimus).
Ideaalse gaasi molekulide mõõtmed on tühised võrreldes nende molekulide vahelise kaugusega. Molekulid ei interakteeru üksteisega (molekulide vastasmõju seisneb ainult nende omavahelistes elastsetes põrgetes).
Gaaside kineetilise teooria põhivõrrand: p = n = nE
(n – molekulide kontsentratsioon, m- molekulide mass, V – molekulide keskmine kiirus ja E – keskmine kineetiline energia)
42.Molekulide keskmine kineetiline energia ja selle mõõt
Gaasi rõhk on võrdne molekulide keskmise kineetilise energiaga.
P = nm0(V→)2 = nEk→
(n- konsentratsioon , m0 – molekuli mass , V→- keskmine kiirus ja Ek→- keskmine kin. en.)
43.Ideaalse gaasi olekuvõrrand
Ideaalse gaasi oleku võrrand e. Clapeyron – Mendelejevi võrrand on võrrand, mis seob ideaalse gaasi oleku parameetreid.
pV = nRT
(p- gaasi rõhk, V-ruumala, n gaasi hulk moolides, R- gaasi konstant ja T- temperatuur)
44. Isoprotsessid
Isoprotsessid on gaasi ühest olekust teise ülemineku protsessid, mille korral üks parameetritest on jääv.
= const
a) Isobaariline protsess: rõhk on const V/T = const
b) Isotermiline protsess: Temperatuur on const pV = const
c) Isohooriline protsess: Ruumala on const p/T = const
45.Vedelikud, pindpinevus ja pindpinevusjõud
Pindpinevus on vedelikele omane nähtus, mis iseloomustab vedeliku pinnal olevaid molekulide vahelisi jõude. Nende jõudude toimel käitub vedelik, nagu oleks ta kaetud elastse pingul kummikilega, mille tõttu üritab ta oma pinda alati muuta võimalikult minimaalseks (st. vedeliku väline pindala oleks võimalikult väike).
Pindpinevusjõud on vedeliku pinnal olevate vedeliku molekulide omavaheline tõmbejõud, mille toimel üritab vedeliku piisk võtta vähima pindalaga (sfäärset) kuju.
46.Absoluutne ja relatiivne niiskus
Absoluutne niiskus on ühes m3 –is gaasis leiduva vee(auru) mass grammides (g/m3)
Relatiiivne e. suhteline niiskus on õhus leiduva veeauru koguse ja selles õhuosas samades füüsikalistes tingimustes maksimaalselt sisalduda võiva veeauru koguse suhe.
47.Termodünaamika I printsiip
Termodünaamika esimene seadus sätestab, et keha siseenergia (U) saab muutuda tänu soojushulgale (Q), mis saadakse väliskeskkonnast ning tööle (A), mida süsteem teeb välisjõudude vastu:
ΔU = Q – A
,kus Q on soojushulk , mille keha saab väliskeskkonnalt ning A on töö, mida keha teeb välisjõudude vastu. Juhul kui keha annab soojust ära, siis on Q negatiivne; kui välisjõud teevad tööd, siis on A positiivne, ehk:
ΔU = − Q + A
48.Soojushulk ja erisoojuste liigid
Soojushulk iseloomustab soojusvahetuse teel üle kantud energiahulka.
Tähis: Q ja ühik: J
Erisoojus on soojushulk, mis on vajalik ühikulise massiga ainekoguse temperatuuri tõstmiseks 1 kraadi võrra.
49.Gaasi töö ruumala muutumisel
Gaasi ruumala saab muutuda kas suuremaks või siis väiksemaks.
Kui gaasi ruumala suureneb, siis on ΔV positiivne, kui aga väheneb, siis negatiivne.
Gaasi töö: A = pΔV
Seega, kui gaasi ruumala suureneb (gaasi paisumisel ) on töö positiivne, seega teeb gaas tööd, kui gaasi ruumala väheneb (gaasi kokku surumisel) on töö negatiivne, seega peab keegi teine tööd tegema.
50.Adiabaatiline protsess ( selgitus )
Adiabaatiline protsess on protsess, mille vältel süsteem ei ole väliskeskkonnaga soojusvahetuses.
Protsessi adiabaatilisus tuleneb protsessi toimumise suurest kiirusest või heast isoleeritusest.
Ideaalseid adiabaatilisi protsesse looduses ei esine, kuid ometi on paljud protsessid lähedased adiabaatilisele. Adiabaatilised on näiteks küttesegu kokkusurumine sisepõlemismootori silindris ja õhu kiire kokkusurumine õhksütikus.
51.Soojusmasinate töö põhimõte
Soojusmasin ka termodünaamiline mootor on masin, mis muudab soojusenergia mehaaniliseks tööks.
Soojusmasinas olev aine (vesi, õhk jne) saab soojust kõrgema temperatuuriga reservuaarist, teeb kasulikku tööd ning annab tagasi algolekusse minnes soojust välja. Lühidalt öeldes on soojusmasin seade, mis muudab soojusenergia mehaaniliseks tööks. Masina tööks vajalikku soojust võib saada kütuste põletamisel, päikese- või tuumaenergiast, vulkaanilistes piirkondades kasutatakse ka Maa-sisest (geotermaalset) soojust. Mehaaniline töö tehakse gaaside paisumisel; et aga masin töötaks pidevalt, tuleb paisunud gaas uuesti algolekusse kokku suruda. Kuidas seda teha nii, et masin töötaks stabiilselt ja ökonoomselt, on tänaseni üks tähtsamaid tehnoloogilisi probleeme. 95% tänapäeva energeetikast põhineb soojusmasinatel.
52.Ideaalse soojusmasina töötsükkel
Ideaalse soojusmasina töötsükkel ehk Carnot `tsükkel koosneb isotermilisest paisumisest -töötav keha on kokkupuutes soojusallikaga, mille absoluutne temp. on T1 ja saab sellelt soojushulga Q1. Adibaatilisest paisumisest töötav keha teeb oma siseenergia arvel tööd ning jahutab jahutaja temp-ni T2. Isotermilisest kokkusurumisest töötav keha annab Temp-l T2 jahutajale soojushulga Q2. Adibaatilisest kokkusurutud keha temp. tõuseb uuesti soojuallika temp.-ni
53.Soojusmasina kasutegur
Soojusmasina kasutegur näitab, kui palju kogu tööst muudab soojusmasin kasulikuks tööks. Selle käigus võrreldakse kütuse põlemise käigus vabanenud soojust ja kasulikku tööd.
Kasutegur: η=(Q - Q')/Q (Q- soojendilt saadud soojushulk ja Q`- jahutile antud soojushulk)
Max kas.t.: ή=(T-T')/T (T- soojendi temperatuur T' - jahuti temperatuur)
Kasutegur ei saa olla kunagi 100% , sest T' ei saa olla 0K, kuna sellist temperatuuri võimatu saavutada.
Soojusmasina kasutegur näitab, kui palju kogu tööst muudab soojusmasin kasulikuks tööks. Selle käigus võrreldakse kütuse põlemise käigus vabanenud soojust ja kasulikku tööd. “Kahjulik” soojus on see, mis tuleb anda masinale mehaanilise töö saamiseks. Kasuteguri arvutamiseks on valem: h =Q1-Q2/Q1*100 % kus Q1 on tsüklis soojendilt saadud soojushulk ja Q2 on jahutile antud soojushulk.
Selge on see, et kasutegur on väiksem kui 100 %. Reaalsete soojusmasinate kasutegurid jäävad tugevasti alla 100%. Ideaalse soojusmasina tsükli järgi saaks kasutegureid viia küllaltki kõrgele . Kui kasutada jahutina välistemperatuuri 300 K ja soojendina gaasi plahvatust silindris rõhul mõnikümmend atmosfääri, temperatuur on 3000 K, ei saa kasutegurit viia üle 90%. Maksimaalseks kasuteguriks loetakse ka 62%. Reaalses elus seisavad sellele masinale vastu kõiksugu jõud: hõõrdejõud, soojuskaod jne.
54.Külmkapi ja soojuspumba töö põhimõte
Külmkapi tööpõhimõte on külma tootmine e. toidult sooja ära võtmine külmaandja (auruti) kaudu ja eraldades sooja keskkonda läbi kondensaatori.
Külmkapi tööpõhimõte on Carnot`tsükkel
Soojuspump töötab samal põhimõttel, ainult külma asemel toodetakse sooja
55.Termodünaamika II seadus. Igiliikur
Soojus ei saa iseenesest üle minna külmalt kehalt kuumemale, st ei ole võimalik niisugune protsess, mille ainsaks tulemuseks on soojuse ülekandumine külmemalt kehalt kuumemale.
Seega ei ole võimalik ehitada perioodiliselt töötavat masinat (igiliikurit), mis muudaks pidevalt soojust tööks ainult ühe keha jahtumise arvel, nii et ümbritsevates kehades ei esineks mingeid muutusi (st kogu soojust ei ole võimalik täielikult konverteerida tööks).
56.Soojusenergia kvaliteet ja selle mõõt
57. Coulombi seadus. Elektrostaatiline väli. Väljatugevus
Coulombi(kulooni) seadus ehk elektrostaatilise vastasmõju kvantitatiivne seadus on füüsika seadus, mis ütleb, et kaks punktlaengut q1 ja q2 mõjutavad teineteist jõuga Fe , mille moodul on võrdeline nende laengute absoluutväärtuste korrutisega ja pöördvõrdeline nendevahelise kauguse ruuduga.
Coulombi seadus: Fe = k , kus k- võrdetegur = 9 * 109 Nm2/C2
Seaduse avastas Prantsuse füüsik Charles Coulomb 1785 . aastal.
Elektrivälja jõudude töö laengu liikumisel mõõda mis tahes suletud trajektori võrdub nulliga. Selliste omadustega välju nimetatakse potensiaalväljadeks e. elektrostaatilisteks väljadeks.
Väljatugevuse suund välja igas puntis ühtib sellesse punkti paigutatud positiivsele perioodilaengule mõjuva jõu suunaga.
58.Ekvipotensiaalpinnad ja jõujooned . Superpositsiooni printsiip
Ekvipotentsiaalpind on mõtteline välja pind, mille kõikidel punktidel on ühesugune potentsiaal.
Elektrivälja jõujooneks nimetatakse mõttelist joont, mille igast punktist tõmmatud puutuja siht ühtib väljatugevuse vektori sihiga. Staatilise elektrivälja jõujooned algavad positiivsetel laengutel ja lõppevad negatiivsetel või suunduvad lõpmatusse.
Superpositsiooni printsiip: kõikides lineaarsetes süsteemides kehtiv printsiip, mille järgi süsteemi reaktsioon mitmele mõjurile on sama, mis üksikute mõjurite poolt tekitatud reaktsioonide summa.
Superpositsiooniprintsiip kehtib näiteks elektromagnetväljas, kus laengute süsteemi poolt tekitatud väljatugevus võrdub sama süsteemi üksikute laengute poolt tekitatud väljatugevuste vektoriaalse summaga .
59.Töö elektriväljas. Elektrivälja potensiaalne energia
Töö elektriväljas sõltub jõujoone suunas sooritatud nihkest.
Elektrivälja töö: A = Fs cosα
Elektriväli teeb tööd selles asetseva keha töstmiseks kõrgusele h.
Elektrivälja potentsiaal ehk potentsiaal on füüsikaline suurus, mis võrdub mingisse elektrostaatilise välja punkti asetatud elektrilaengu potentsiaalse energia ja laengu suuruse suhtega. Kui me tähistame potentsiaali tähega φ siis:
Φ = ,kus W on laengu potentsiaalne energia ja q on laengu suurus.
Potentsiaal on skalaarne suurus. Kui kahe laengu poolt tekitatud elektriväljade potentsiaalid on vastavalt φ1 ja φ2 , siis võrdub nende väljade kogupotentsiaal φ = φ1 + φ2
60.Väljapunkti potensiaal. Potensiaalide vahe, pinge (definitsiooni valemid)
Väljapunkti potensiaal on skalaarne suurus. Potensiaali väljas punktmassile mõjuv jõud.
Pinge on ülekantud energia ja laengu suhe:
U = W/Q U = P/J U = JR
61.Juht elektriväljas. Elektrilise induktsiooni nähtus
Juhid on ained, milles vabade laengukandjate arv on väga suur e. juht on elektrit juhtiv materjal.

• Indutseeritud laengute tekkimine
  

elektrivälja paigutatud kehas.

• Juhtivuselektronid on liikunud
  

positiivse laengu suunas, positiivsed
ioonid kristallvõres on jäänud oma kohale.

• Sellist nähtust nimetatakse elektriliseks induktsiooniks.
  

62.Dielektrikud elektriväljas. Suhteline dielektriline läbitavus
Dielektrik on väga väikese elektrijuhtivusega aine või ainete segu. Dielektrikud võivad olla nii tahked , vedelad kui gaasilised . Elektriväli tekitab dielektrikus dielektrilise polarisatsiooni.
Dielektrikute tähtsaimateks omadusteks on dielektriline vastuvõtlikkus, läbitavus ja läbilöögitugevus.
Dielektrikutena kasutatakse nt. kummi, klaasi, õhku jne.
Suhteline dielektriline läbitavus ehk keskkonna dielektriline läbitavus on füüsikaline suurus, mis näitab, mitu korda on elektrivälja tugevus homogeenses materjalis väiksem väljatugevusest vaakumis.
Suhtelist dielektrilist läbitavus tähistatakse tavaliselt ε. See avaldub konkreetse keskkonna korral:
ε = ,kus εa on antud keskkonna absoluutne dielektriline läbitavus ja ε0 vaakumi absoluutne dielektriline läbitavus.
63.Kondensaatori mahtuvus ja selle sõltuvus kondensaatori mõõtmetest
Mahtuvus e. elektrimahtuvus on füüsikaline suurus, mis iseloomustab keha võimet säilitada elektrilaengut. Elektrimahtuvus näitab, kui suure laengu üleviimisel ühelt kehalt teisele tekib kehade vahel pinge.
Mahtuvus: C = ,kus q on laengu hulk ja U on potensiaal (pinge)
Mahtuvuse ühik on 1 F ( farad )
Kondensaatori mahtuvus oleneb kondensaatori plaatide pindalast ja plaatide vahelisest kaugusest, samuti ka dielektrikust, mis asetseb kahe plaadi vahel.
64.Kondensaatorite rööp- ja jadaühendus . Elektrivälja energia
Kondensaatorite rööpühenduse korral võrdub ühenduse kogumahtuvus üksikute kondensaatorite mahtuvuste summaga.
C = C1 + C2 + C3 + ... + Cn
Kondensaatorite jadaühenduse korral võrdub kogumahtuvuse põõrdväärtus üksikute kondensaatorite mahtuvuste põõrdväärtuste summaga.
= + + + .... +
Laetud kondensaatori katete vahelises ruumis on elektriväli
Ee = ,kus C- kondensaatori mahtuvus ja U- pinge katete vahel.
65.Alalisvool. Elektromotoorjõud . Kõrvalised jõud
Alalisvooluks nimetatakse elektrivoolu mille tugevus ja suund ajas ei muutu. Näitena võib tuua patareid ja akud.
Elektromotoorjõud (emj) on suurus, mis iseloomustab indutseeritud elektrivälja ja kõrvaljõudude poolt positiivse elektrilaengu ümberpaigutamiseks nende jõudude poolt tehtava töö suhet sellesse elektrilaengusse.
ε =
Kõrvalised jõud on nt. jõud mis panevad elektrijaamiad tööle (nt. soojus, tuul, vesi....)
66. Elektrivool metallides. Voolutugevus ja seda määravad suurused
Elektrivool on laengukandjate suunatud liikumine (vool). Voolu suunaks on positiivsete laengukandjate liikumise suund.
Voolutugevus näitab kui suur laeng läbib ajaühikus juhi ristlõiget.
Voolutugevus = ehk: I =
Seega avaldub laeng voolutugevusekaudu kujul: q = I t
Üks kulon on laeng mis läbib ühe sekundi jooksul sellist juhi ristlõiget, milles on vool tugevusega üks amper 1C = 1A 1s
67.Takistus ja selle sõltuvus temperatuurist ja juhi mõõtmetest
Takistuseks ehk elektritakistuseks nimetatakse juhi omadust avaldada elektrilaengute liikumisele takistavat mõju.
Elektritakistuse mõõtühik SI-süsteemis on oom. Elektritakistust mõõdetakse oommeetriga .
Mida suurem on temperatuur, seda tugevam (suurem) on takistus, sest ioonid võnguvad suurema amplituudiga ja takistavad laengukandjate suunatud liikumist.
Selle tõttu on metalli eritakistuse muut üldjuhul võrdeline temperatuuri muuduga:
δ = δ0 (1 + αt)
,kus α on takistuse temp. tegur, δ0 on eritakistus 0 kraadi juures ja t on temperatuur.
68.Ohmi seadused. Takistuste jada- ja rõõpühendus
Ohmi seadus on üks elektrivoolu põhiseadusi. Vooluahelat läbiva elektrivoolu tugevus (I) on võrdeline selle lõigu otste potentsiaalide vahega (U) ja pöördvõrdeline lõigu takistusega (R).
I =
,kus I on juhis kulgeva ja vooluahelat läbiva voolu tugevus, mida mõõdetakse näiteks amprites (A), U on pinge, mida mõõdetakse näiteks voltides (V) ja R on vooluringi lõigu takistus, mida mõõdetakse näiteks oomides (Ω).
Suletud mittehargnevas vooluahelas on voolutugevus (I) võrdeline elektromotoorjõudude (E) summaga ja pöördvõrdeline ahela kogutakistusega (r).
Vooluringis, mis koosneb ühest või mitmest järjestikku ühendatud toiteallikast ja ühest või mitmest samasse ahelasse järjestiku ühendatud takistist, saab arvutada voolutugevust järgmiselt:
,kus I on vooluahelat läbiva voolu tugevus, E on vooluahelasse ühendatud elektromotoorjõudude algebraline summa, R on vooluahelasse ühendatud takistuste summa ja R0 on vooluahelasse ühendatud toiteallikate sisetakistuste summa.
Ühenduse kogutakistuse leidmiseks osatakistused liidetakse, olgu tegu siis kas jada- või rööpühendusega. Rööpühenduse korral on laengutel võimalik „valida” millise takistusega teed pidi liikuda , seal kus on takistus väiksem on lihtsam „läbi minna”.
Rkogu = R1 + R2 + R3 + ... + Rn
69.Alalisvoolu töö ja võimsus. Joule-Lenzi seadus
Joule'i-Lenzi seadus on füüsikaseadus: elektrivoolu toimel juhis eraldunud soojus võrdub voolutugevuse ruudu, juhi takistuse ja aja korrutisega.
Q = I2Rt
Alalisvoolu töö: A = I Ut Alalisvoolu võimsus: N = I U =
70.Magnetvälja põhiomadused. Magnetinduktsioon . B-vektor. Magneetuvus . Pöörisväli
Magnetiline induktsioon ehk magnetinduktsioon on füüsikaline suurus, mis iseloomustab magnetvälja vastavas ruumipunktis: magnetiline induktsioon on magnetvälja magnetvoo tihedus. Tähiseks on B ja SI-süsteemi ühikuks tesla (T).
Magnetinduktsioon B näitab jõudu, mis mõjub ühikulise vooluga ja ühikulise pikkusega juhtmelõigule selle juhtmega ristuvas magnetväljas.
B =
Magnetinduktsioon on vektoriaalne suurus ja seetõttu võib teda nimetada ka B-vektoriks.
Magneetumine on nähtus, mille korral magnetvälja paigutamise tulemusena hakkab aine ise tekitama magnetvälja. Ehk mõnedel metallidel on omadus magnetvälja toimel magneetuda ja hiljem käituda nagu magnet.
Elektromagnetilise induktsiooni nähtuseks nimetatakse elektrivälja tekkimist magnetvälja muutumisel. Seda magnetvälja nimetatakse pöörisväljaks, kuna tema jõujooned on alguse ja lõputa kinnised jooned ehk pöörised
Magnetvälja põhiomadused:
a) Magnetvälja tekitab elektrivool
b) Magnetväli avaldab mõju elektrivoolule
71.Ampere`i seadus(jõud). Lorenzi jõud (võrdlus ampere`i jõuga)
Ampere`i seadus väidab, et magnetväljas asuvale vooluhulga juhtmelõigule mõjuv jõud F on võrdeline juhtmes esineva voolu tugevusega I, juhtmelõigu pikkusega L ja siinusega nurgast α voolu suuna ja magnetvälja suuna vahel.
F = B I L sinα
Lorenzi jõuks nimetatakse magnetväljas liikuvale elektrilaengule mõjuvat jõudu.
F = q ( E + VB)
,kus E- elektrivälja tugevus, B- magnetiline induktsioon, q- osakeste laeng ja V- oskeste kiirus.
Ampere`i ja Lorenzi jõud on analoogsed jõud, sest nad mõlemad on määratletavad vasaku käe reegliga .
111. Keha impulss .
. Impulss ehk liikumishulk on füüsikaline suurus, mis võrdub keha massi ja kiiruse korrutisega. Kehtib ka  liikumishulga jäävuse seadus, mis ütleb: suletud süsteemi kuuluvate kehade liikumishulkade geomeetriline summa on nende kehade igasuguse vastasmõju korral jääv. Suletud süsteem tähendab siin süsteemi, mis ei ole vastastikuses mõjutuses süsteemiväliste kehadega.
Impulsi valem on:
kus m = keha mass
v = keha kiirus
Ühik: kilogramm-meeter sekundi kohta (kg*m/s).