Füüsika kordamine (0)

Füüsika koolieksam.
Päikesesüsteem , koosneb Päikesest ning sellega seotud objektidest ja nähtustest, sealhulgas planeet Maa, millel me elame. Tegemist on kõige paremini tuntud näitega planeedisüsteemist, mis üldjuhul koosneb ühest või mitmest tähest ning nendega gravitatsiooniliselt seotud ainest ( planeedid , meteoorkehad, tolm, gaas ). (+ eraldi lehtedelt vaadata)
Valguse peegeldumine , Langemisnurk (a) on nurk pinna ristsirge ja langeva kiire vahel.
Peegeldumisnurk (b) on nurk pinna ristsirge ja peegeldunud kiire vahel.
Langemisnurk on alati võrdne peegeldumisnurgaga.
Fookuseks ehk tulipunktiks nimetatakse punkti, kus koondub nõguspeeglile langev paralleelne valgusvihk .
Valguse murdumiseks nimetatakse valguse suuna muutumist kahe erineva keskkonna piirpinnal .
Optiliselt hõredamast keskkonnast üleminekul optiliselt tihedamasse keskkonda murdub valgus pinna ristsirge poole.
Optiliselt tihedamast keskkonnast üleminekul optiliselt tihedamasse keskkonda murdub valgus pinna ristsirgest eemale.
Kõverpeeglites valguse peegeldumise konstrueerimine .
Nurkpeeglid
Valguse peegeldumisseadus väidab, et kahe keskkonna lahutuspinnale langev kiir, sellelt pee­geldunud kiir ja langemispunktist tõmmatud pinnanormaal paiknevad ühes ja samas tasandis . Peegeldumisnurk b võrdub langemisnurgaga a. Füüsikas mõõdetakse langemis- ja peegeldumisnurka alati pinnanormaali suhtes (mitte pinna enda suhtes!)
Valguse murdumisseadus väidab, et langev kiir, murdunud kiir ja pinna­ normaal langemispunktis paikne­vad ühes ja samas tasandis. Lan­ge­misnurga a ja murdumisnurga g siinuste suhe on konstant, mida nimetatakse teise keskkonna murdumisnäita­ jaks esi­mese suhtes (n21). Seega sin a / sin g = n21. Aine murdumisnäitajat vaakumi suhtes nimetatakse selle aine absoluutseks murdumisnäitajaks n .
Valguse murdumist põhjustab valguse levimiskiiruse muutus üleminekul ühest keskkonnast teise. Murdumisnäitaja on tegelikult valguse levimiskiiruste suhe n21 = v1/v2 , kus v1 on valguse kiirus esimeses ja v2 - teises keskkonnas. Absoluutne murdumis­näitaja n = c/v. Kehtib ka n21 = n2/n1, kus n1 ja n2 on vastavate keskkondade absoluutsed murdumisnäitajad.
Tuumareaktsiooni võrrandid koos osakeste määratlustega, Tuumareaktsioonide võrrandeid võib kirjutada täpselt nagu keemiliste reaktsioonide võrrandeid. Iga reaktsioonis osalev aatomituum kirjeldatakse tema keemilise elemendi tähisega, mille ette kirjutatakse (üles) tuuma nukleonide koguarv ning (alla) tuuma prootonite arv. Näiteks alfaosake on 42He. Kui reaktsioonis osaleb elementaarosakesi, siis neid märgitakse osakese sümboliga. Näiteks footon on γ ja elektron e–.
Liitiumi 63Li ja deuteeriumi 21H ühinemisreaktsioon näeb välja selline:
63Li + 21H → 42He + 42He (või)
63Li + 21H → 2 42He
Ülaltoodud reaktsioonivõrrandisse on kindlasti tarvis märkida kaks alfaosakest, kuna vastasel juhul ei oleks võrrandi parema ja vasaku poole massid tasakaalus.
Murdumine , Valguskiire langemisel kahe erineva optilise keskkonna lahutuspiirile kaldub valguskiir sirgjoonelise leviku suunalt kõrvale. Osa valgusenergiast naaseb esimesse keskkonda s.t. toimub valguse peegeldumine. Kui teine keskkond on läbipaistev, võib osa valgust läbida keskkondade lahutuspinna, muutes seejuures üldreeglina oma levimissuunda. Seda nähtust nimetatakse valguse murdumiseks.
Interferents , Nähtust, mis tekib kahe (või mitme) ühesuguse lainepikkusega laine liitumisel ja mis väljendub liitlaine amplituudi kasvus või kahanemises sõltuvalt liituvate lainete faasinihkest, nimetatakse lainete interferentsiks.
Kui interfereeruvad lained tugevdavad teineteist, siis nende amplituudid liituvad, tekib suure amplituudiga laine, nõrgenemisel satuvad kokku vastasfaasides lained ning vastavasse ruumipiirkonda sel juhul laineenergia ei kandu.
Interfereeruvaid laineid võib olla minimaalselt kaks, enamasti on tegu paljude lainetega. Valguslained peavad olema koherentsed, et need interfereeruksid. Mehaanilised lained peavad olema ühesuguse sagedusega ja muutumatu faaside vahega.
Valguse interferents- Lainete liitumine, mille tulemusena lained tugevdavad või nõrgendavad üksteist. Selle tulemus on määratud käiguvahega, mis on võrdne algselt samas faasis olnud lainete poolt liitumispunkti jõudmiseks läbitud teepikkuste vahega.
Newtoni I seadus- Keha liikumisel ühtlase kiirusega peab teda pidevalt mõjutama liikumist takistava jõu ületamiseks või peab puuduma tema liikumist takistav jõud (hõõrdejõud). I. Newtoni sõnastatult: Kui kehale mõjuvate jõudude summa on null, siis on keha paigal või liigub ühtlaselt sirgjooneliselt. Newtoni esimene seadus on teise seaduse erijuht , kui F(res)=0, siis ma=0 ja siit a=0 ehk kui resultantjõud on võrdne nulliga, siis keha püsib paigal või liigub ühtlaselt ja sirgjooneliselt, sest sellele vastab olukord, kui kiirendus on null. Nähtust, kus kõik kehad püüavad oma liikumise kiirust või paigalolekut säilitada, nimetatakse inertsiks. Inertsi nähtus tuleneb sellest, et vastastikmõju edasikandumine võtab teatud aja ja seda iseloomustab keha mass. Newtoni esimene seadus kannab ka inertsiseaduse nime.
Newtoni II seadus- Newtoni teine seadus väidab, et kehale mõjuv jõud võrdub keha massi ja selle jõu poolt kehale antud kiirenduse korrutisega: F=m∙a
Newtoni III seadus- Kehade mõju teineteisele on alati vastastikune. Vastavalt Newtoni teisele seadusele on keha poolt saadav kiirendus pöördvõrdeline massiga. Seega suurem keha saab tühise kiirenduse, et seda kiirendust me ei märka. Maa mass on 10²³ korda suurem inimese massist, seega ka on samapalju väiksem tema kiirendus). Newtoni kolmas seadus ütleb, et kaks keha mõjutavad teineteist jõududega, mis on absoluutväärtuselt võrdsed ja vastassuunalised.
Ohmi seadused:
Ohmi seadus vooluringi osa kohta: voolutugevus vooluringi osas on võrdeline pingega selle otstel ja pöördvõrdeline selle vooluringi osa takistusega.
I-juhti läbiva voolu tugevus [1A]
U-juhi otstele rakendatud pinge [1V]
R-juhi takistus[1 oom]

• Juhi takistus on 1 oom, siis kui pingel 1V läbib seda juhti vool tugevusega 1A. Juhi takistus sõltub: 1)võrdeliselt juhi pikkusest 2)pöördvõrdeliselt juhi ristlõike pindalast 3)materjalist 4)temperatuurist.
  
• Laetud osakeste korrapärasel liikumisel juhis teevad elektrivälja jõud tööd. Seda tööd nim elektrivoolu tööks.
  
• Elektrivoolu võimsus võrdub voolu töö ja selle sooritamiseks kulunud ajavahemiku suhtega.
  

A-elektrivoolutöö[1J]
I-voolutugevus [1A]
U-pinge[1V]
R-takistus[ 1oom ]
t-aeg[1s]
q- laegn [1C]
P-võimsus[1W]
Ohmi seadus suletud vooluringi kohta: voolutugevus suletud vooluringis on võrdeline vooluallika elektromotoorjõuga ja pöörvõrdeline selle vooluringi kogu takistusega.
I-voolutugevus[1A]
E-elektromotoorjõud[1V]
R-välisosa takistus[1oom]
r-vooluallika sisetakistus[1oom]

• Elektromotoorjõud on füüsikaline suurus mis võrdub kõrvaljõudude poolt laengu ümber paiknemisel tehtava töö ja selle laengu suhtega.
  

Akj-kõrvaljõudude töö[1J]
q-laeng[1C]
E-elektromotoorjõud[1V]

• Kõrvaljõududeks nimetatakse kõiki teisi jõudusid välja arvatud kulonilisi ehk elektrostaatilisedjõud.
  
• Elektrivoolu tugevus ehk voolutugevus (tähis I) on mingit juhti läbinud elektrilaengu Q hulk ajaühikus. Voolutugevuse mõõtühik SI-süsteemis on amper (tähis A).
  

Coulumbi seadus, Charles Augustin Coulomb uuris 1784 aastal väändkaalude abil laengute vahelist vastastikmõju ja leidis katseliselt, et punktlaengute vahel mõjuv jõud on järgmine F=k∙ q(1)∙q(2)/r² ,kus k on konstant q(1) ja q(2) on punktlaengute arväärtused ning r –punktlaengute vaheline kaugus. Coulombi jõud mõjub laetud kehi ühendava sirge sihis. Eelnev valem kehtib ainult vaakumis asetsevate laengute korral. Coulombi seadus sellisel kujul kehtib ainult punktlaengute korral.
Gravitatsiooni seadus, Ülemaailmne gravitatsiooniseadus on Newtoni poolt formuleeritud mudel gravitatsioonijõu toime kohta.
Selle seaduse kohaselt kaks masspunkti tõmbuvad üksteise poole jõuga, mis on võrdeline nende massidega ning pöördvõrdeline nendevahelise kauguse ruuduga : F=G m(1)m(2)/r(2)
Energiajäävus seadus, Energia ei teki ega kao. Ta võib muunduda ühest liigist teise või kanduda üle ühelt kehalt teisele. Näiteks omab ülestõstetud keha potentsiaalset energiat mgh. Kui see keha allapoole langeb, siis väheneb ta kõrgus ja ilmselt sellega ka tema potentsiaalne energia. Samas suureneb tema kiirus ja seega ka kineetiline energia. Kui keha langeb maapinnale, siis osa tema energiast muutub elastse deformatsiooni potentsiaalseks energiaks, osa aga soojusenergiaks.
Aatomi ehitus,
Aatom on keemilise elemendi väikseim osake. Keemiline element on kindla tuumalaenguga aatomite liik.
Aatom koosneb aatomituumast ja elektronkattest. Aatomituuma koostisse kuuluvad prootonid ja neutronid . Elektronkate koosneb elektronkihtidest, millel liiguvad elektronid. Esimesele kihile mahub kuni 2 elektroni, teisele kihile kuni 8 elektroni, kolmandale kihile kuni 18 elektroni ja neljandale kihile kuni 32 elektroni. Väliskihil pole kunagi üle 8 elektroni ja eelviimasel kihil üle 18 elektroni. Isotoobid on elemendi teisendid, mille tuumas on erinev arv neutrone .
Osake
Laeng (elementaarlaengutes)
Mass (aatommassiühikutes)
Prooton (p)
+1
1
Neutron (n)
0
1
Elektron (e )
-1
0,0005 (~0)
Seega on aatomi mass koondunud suhteliselt väiksesse tuuma. Elektronkatte raadius ületab tuuma raadiust ~100 000 korda.
Tuuma ehitus, Tuum on kerataoline suure tihedusega keha aatomi keskmes. Nukleone (prootoneid ja neut­roneid) seovad tervikuks tuumajõud. Need jõud on tingi ­tud tugevast vastas­tikmõjust, mis on suuteline ületama proo­tonite elektrostaatilist tõuku­mist.
Tuuma seoseenergiaks Es nimetatakse energiat, mis tuleb tuumale anda selleks, et tuuma lõhku­da üksikuteks nukleonideks. Seoseenergiat mõõdetakse megaelektronvoltides (MeV). Seose­energia on seotud massidefektiga DM kujul Es = DM c2 .
Massidefekt DM on nukleonide masside summa ja tuuma massi vahe. Massidefektile vastav energia ( seoseenergia ) vabaneb tuuma “kokkupanekul” üksikutest nukleonidest.
Tuuma eriseose­energiaks nimetatakse seoseenergiat ühe nukleoni kohta. Suurim eriseose­ener­gia on keskmise massiga tuumadel (massiarvuga 50 kuni 100). Seetõttu on ener­geetiliselt kasulikke tuumareaktsioone kahte liiki: a) raskete tuumade lõhustumine (nn. "harilik" tuumareaktsioon) ja b) kergete tuumade süntees (termotuumareaktsioon).
Energeetiliselt kasulikud tuumareaktsioonid , Tuumareaktsioon on tuumade ühinemine, ümber korraldumine või lagunemine . Tavaliselt toimub tuumareaktsioon aatomituumade põrkumisel teiste tuumade või elementaarosakestega.
Jada – ja rööpühendus:
1.Jadaühendus ehk järjestikune ühendus.
Jadaühenduses vool ei hargne. Jadamisi on kõik vooluringi hargnemata osad.
Jadamisi vooluahelas on voolutugevus kõikides juhtides ühesugune(laeng q ei kogune, ei hargne jne) => J=J1=J2=...=Jn (n – juhtide arv)
Jadaühendusel kogupinge võrdub üksikute pingete summaga . Kogu pinge jaguneb üksikute takistuste vahel. (U=A/q : kuna tehtavad tööd liituvad, siis ka pinged liituvad.) =>
U=U1+U2+..+Un. Kui on n ühesugust juhti => U =n*U1 .
Jadaühenduse korral on juhtide kogutakistus võrdne juhtide takistuste summaga.=>
R= R1+R2+R3+..+Rn Kui on n ühesugust => R=n*R1.
Jadaühenduse korral jaguneb pinge takistuste vahel võrdeliselt takistuste suurustega.=> U1:R1 = U2:R2
2.Rööpühendus ehk paralleelühendus.
Rööbiti on omavahel ühendatud vooluringi hargnenud osad. Vool hargneb.
Kogu voolutugevus hargnemata osas võrdub harude voolutugevuste summaga. => J=J1+J2+..+Jn. Kui on n ühesugust haru. => J=n*Jn
Kõik tarvitid saavad kätte sama elektrivälja. Sama elektrivälja korral on pinge samasugune . => U=U1=U2=..=Un.
Rööpühenduse korral võrdub kogu taksituse pöördväärtus üksikute harude pöördväärtuste summaga. => 1/R = 1/R1 +1/R2 + .. + 1/Rn. Erijuhud :

2 haru( takistit ) omavahel rööbiti ühendatud.
1/R = 1/R1 +1/R2 + .. + 1/Rn => R=R1*R2 : R1+R2.

N ühesugust(pirnide/harude arv). Kogu takistus on ühe haru takistusest n korda väiksem. 1/R = n*1/R => R= R1/n
Rööpühenduse korral on harude voolutugevused pöördvõrdelised takistustega.=>
J*R=J1*R1=J2*R2
ja siis kõik valemid mis seadustega koos on ja mõõtühikuid vaja ka teada.
Newtoni I seadus:
→ → → → → →
v = v1 + v2 a = v - vo/t
v =l/t x =xo +vot +at²/2
a =F/m F1 = -F2 F =G m1m2 /r²
Σ p = const . A=Fs cosα A =ΔE
E =Ep + Ek T =1/f ς = ω/t
v =λf v =ωr p =nkT
pV =mRT/M Q =ΔU +A
Termodünaamika II printsiip
η =(T1-T2)/T1
η =(Q1-Q2)/Q1
Q =cmΔt Q =Lm Q =λm
Newtoni I seadus (inertsiseadus) väidab, et iga keha liigub ühtlaselt ja sirgjooneliselt seni, kuni teised kehad tema sellist olekut ei muuda. Iga keha on just täpselt nii laisk , kui tal olla lastakse. Keha inertsuse (laiskuse) mõõduks on suurus, mida nimetatakse inertseks massiks.
Inertset massi nimetatakse Newtoni seaduste kontekstis lihtsalt massiks m. Massi SI-ühikuks on kilogramm (1 kg). Ruumala­ühiku kohta tulevat massi nimetatakse tiheduseks r = m/V. Mass iseloomustab keha, tihedus aga ainet, millest see keha koosneb.
Newtoni II seadus väidab, et keha kiirendus on võrdeline jõuga, a = F / m (või F = m a). Jõud on see põhjus, mis muudab keha liikumisolekut. Ehk kasutades impulsi mõistet: Keha impulsi muutu­ mise kiirus on võrdne kehale mõjuva jõuga. F = dp / dt (N II s. üldkuju). Jõu SI-ühikuks on üks njuuton (1 N). See on jõud, mis annab kehale massiga 1 kg kiirenduse 1 m/s2. 1 N = 1 kg . 1 m/s2.
Newtoni III seadus väidab, et kaks keha mõjutavad alati teineteist suuruselt võrdsete kuid vastandlikult suunatud jõududega, F12 = - F21 . Mõju ja vastumõju on võrdsed.
Gravitatsiooniseadus väidab, et mistahes kaks keha mõjutavad teineteist gravitatsioonijõuga, mis on võrdeline kummagi keha gravitatsioonilaengu ehk raske massiga ja pöördvõrdeline kehadevahelise kauguse ruuduga. F = G m1 m2 / r 2 . Võrdetegurit G = 6,67 . 10 -11 N . m2 / kg2 nimetatakse gravi­tatsioonikons­tandiks. Kuna kõik senised eksperimendid on selgesti näidanud inertse ja raske massi võrdelisust, siis loetakse neid ühikusüsteemi konstrueerimisel võrdseteks. Üldrelatiivsusteoorias on inertse ja raske massi samaväärsus teooria põhipostulaadiks. Kuna kehale massiga m mõjuv raskus­jõud P = m g = G M m / R2 , kus M on Maa mass ja R tema raadius, siis raskus­kiirendus g = G M / R2 . Arvuliselt g = 9,81 m / s2.
Coulomb'i seadus: Kaks punktlaengut mõjutavad teineteist jõuga, mis on võrdeline nende laengute korruti­sega ja pöördvõrdeline laengute­vahelise kauguse ruuduga F = k q1 q2 / r 2. Jõud on suunatud piki laetud kehi ühendavat sirget ja sõltub ainest, milles nad asuvad. Vaakumis võrdetegur k = 1/(4p e0), kus suurust e0 nimetatakse elektrikonstandiks. k = 9 . 10 9 N. m2/C 2. See tähendab, et kahe punkt­laengu 1 C vahel mõjub vaaku­mis vahekaugu­sel 1 m jõud 9 . 10 9 N.
Coulomb'i seadus on analoogiline gravitatsiooniseadusega, elektrilaeng raske massiga, Coulomb'i võrdetegur k gravitatsioonikonstandiga G. Mõlema jõu pöördvõrdeline sõltuvus kauguse ruudust on tingitud vastava välja ühtlasest jaotumisest üle pinna, mille punktides väli eksisteerib.
Ohmi seadus: Voolutugevus juhis on võrdeline juhi otstele rakendatud pinge­ga: I = G U = U /R. Võrdetegurit G nimetatakse juhtivuseks, tema pöördväärtust R aga juhi takistuseks. Juhi ta­kis­tus näitab, kui suure pinge rakendamisel juhi otstele tekib selles juhis ühikulise tugevusega vool: R = U / I . Takistuse mõõtühikuks on üks oom (1 W).
Üks oom on sellise juhi ta­kis­tus, mille otstele raken­datud pinge 1 V tekitab juhis voolu 1 A.