Физика — это один из самых интересных и важных предметов, который изучается в школе с 7 по 11 класс. Эта наука позволяет понять законы природы и объяснить множество явлений вокруг нас. Одним из основных компонентов изучения физики являются формулы. Они позволяют описывать физические процессы и делать предсказания о поведении объектов и систем.
Всего в физике за 7-11 класс существует огромное количество формул, покрывающих различные области этой науки. Некоторые из них относятся к механике, другие к термодинамике, электричеству и магнетизму, оптике и другим дисциплинам. Формулы дают возможность выразить отношения между различными физическими величинами в математической форме.
Формулы для механики и динамики
В механике и динамике существует множество формул, которые помогают описывать и объяснять законы движения и взаимодействия тел. Ниже представлен список некоторых основных формул для решения задач в физике.
| Формула | Описание |
|---|---|
| Скорость | v = s / t |
| Ускорение | a = (v — u) / t |
| Средняя скорость | v = (v1 + v2) / 2 |
| Силовое воздействие | F = m * a |
| Закон Гука | F = k * x |
| Закон всемирного тяготения | F = G * (m1 * m2) / r2 |
| Работа | W = F * s * cos(θ) |
| Кинетическая энергия | Eк = (1/2) * m * v2 |
| Закон сохранения энергии | E1 + W12 = E2 |
Это только некоторые из формул, которые применяются в механике и динамике. В зависимости от конкретной задачи и условий, могут использоваться и другие формулы.
Формулы для термодинамики и тепловых процессов
2. Работа газа при изобарном процессе: W = P(V₂ — V₁)
3. Работа газа при изохорном процессе: W = 0
4. Работа газа при изотермическом процессе: W = nRT ln(V₂ / V₁)
5. Работа газа при адиабатическом процессе: W = Cᵥ(T₂ — T₁)
6. Внутренняя энергия идеального газа: U = CᵥnT
7. Эффективный КПД тепловой машины: η эф = 1 — (T₁ / T₂)
8. КПД тепловой машины: η = W / Q₅
9. КПД теплового двигателя: η = W / Q₃
10. КПД теплового насоса: η = Q₂ / W
11. КПД холодильника: η = Q₁ / W
12. Закон Гука для тепловых деформаций: ΔL = αL₀ΔT
13. Уравнение состояния идеального газа: PV = nRT
14. Закон Паскаля: ΔF₁ / F₁ = ΔF₂ / F₂ = ΔF₃ / F₃
15. Закон Амонтона: P₁ / T₁ = P₂ / T₂
Формулы для электромагнетизма и электростатики
В физике 7-11 классов изучаются основные формулы, описывающие явления электромагнетизма и электростатики. Ниже представлен список основных формул:
- Закон Кулона: $F = \dfrac{k \cdot q_1 \cdot q_2}{r^2}$, где $F$ — сила взаимодействия двух точечных зарядов, $k$ — постоянная Кулона, $q_1$ и $q_2$ — величины зарядов, $r$ — расстояние между зарядами;
- Закон Кулона (для распределенных зарядов): $F = \dfrac{k \cdot q_1 \cdot q_2}{r^2} \cdot \dfrac{S_1 S_2}{S}$, где $S_1$ и $S_2$ — площади элементов поверхности, $S$ — расстояние между элементами поверхности;
- Закон сохранения электрического заряда: $\sum q_i = 0$, где $\sum q_i$ — сумма всех зарядов в изолированной системе;
- Закон Ома: $I = \dfrac{U}{R}$, где $I$ — сила тока, $U$ — напряжение, $R$ — сопротивление;
- Мощность тока: $P = I \cdot U$, где $P$ — мощность тока;
- Закон электромагнитной индукции Фарадея: $\varepsilon = — \dfrac{d \Phi}{dt}$, где $\varepsilon$ — электродвижущая сила, $\Phi$ — магнитный поток;
- Закон электромагнитной индукции Фарадея (для витковой катушки): $\varepsilon = — N \dfrac{d \Phi}{dt}$, где $\varepsilon$ — электродвижущая сила, $\Phi$ — магнитный поток через виток, $N$ — число витков;
Эти формулы помогают описать и объяснить много различных явлений в электромагнетизме и электростатике, и ученикам стоит хорошо их запомнить и освоить.
Формулы для оптики и световых явлений
В физике существует много формул, которые описывают оптические и световые явления. Некоторые из них можно встретить в программе обучения физике в 7-11 классах. Вот некоторые из этих формул:
- Закон преломления света в среде: $$\frac{{\sin(\alpha_1)}}{{\sin(\alpha_2)}} = \frac{{n_2}}{{n_1}}$$
- Формула тонкой линзы: $$\frac{{1}}{{f}} = \frac{{1}}{{d_o}} + \frac{{1}}{{d_i}}$$
- Формула увеличения линзы: $$H = -\frac{{d_i}}{{d_o}}$$
- Формула малого углового размера предмета: $$\tan(\alpha) \approx \sin(\alpha) \approx \alpha$$
- Формула простого микроскопа: $$У = b \cdot У_{окуляра}$$
- Формула составного микроскопа: $$У = b_1 \cdot b_2 \cdot b_3 \cdot …$$
- Формула для определения радиуса кривизны сферической поверхности линзы: $$\frac{{1}}{{f}} = (n — 1)\left(\frac{{1}}{{R_1}} — \frac{{1}}{{R_2}}
ight)$$ - Формула интерференции света для тонких пленок: $$2nt = m \cdot \lambda$$
- Формула дисперсии света для призмы: $$n — 1 = \frac{{\mu — 1}}{{\mu}}\cdot \tan(\frac{{\alpha}}{{2}})$$
Это лишь некоторые из формул, используемых для описания оптических явлений. Каждая из этих формул имеет свой собственный смысл и применяется в различных ситуациях.
Формулы для атомной и ядерной физики
Атомная и ядерная физика изучают строение и свойства атомов и ядер, а также процессы, происходящие в них. В данном разделе представлены некоторые из основных формул, используемых в атомной и ядерной физике.
1. Формула Бора для энергии уровней атома водорода:
E = -13.6/n^2
где E — энергия, n — номер уровня.
2. Формула Де Бройля для длины волны материальной частицы:
λ = h/p
где λ — длина волны, h — постоянная Планка, p — импульс частицы.
3. Формула для массы ядра атома:
m = Z*m(H) + (A-Z)*m(n)
где m — масса ядра, Z — заряд ядра, m(H) — масса протона, A — число нейтронов в ядре, m(n) — масса нейтрона.
4. Формула массового дефекта:
Δm = Z*m(H) + (A-Z)*m(n) — m(атом)
где Δm — массовый дефект, m(атом) — масса атома.
5. Формула для расчета энергии связи ядра:
Eсв = Δmc^2
где Eсв — энергия связи, Δm — массовый дефект, c — скорость света в вакууме.
6. Формула расчета полураспадного времени:
t1/2 = (0.693/λ)
где t1/2 — полураспадное время, λ — константа распада.
Приведенные формулы могут быть использованы для решения различных задач, связанных с атомной и ядерной физикой. Ознакомьтесь с ними, чтобы углубить свои знания в этой интересной области физики.
Формулы для волновой оптики и квантовой механики
В данном разделе приведены основные формулы, используемые в волновой оптике и квантовой механике:
1. Формула интерференции двух волн:
ΔI = 4I1I2cos2(Δφ/2),
где ΔI — разность интенсивностей результатирующей исходящей волны и двух волн, претерпевших интерференцию;
I1, I2 — интенсивности исходных волн;
Δφ — разность фаз двух интерферирующих волн.
2. Закон Снеллиуса:
n1sin(θ1) = n2sin(θ2),
где n1 и n2 — коэффициенты преломления сред 1 и 2 соответственно;
θ1 и θ2 — углы падения и преломления соответственно.
3. Формула расчета дисперсии:
Δλ = c(Δν/ν).
4. Формула для дифракции Фраунгофера на щели:
sin(θ) = mλ/d,
где θ — угол отклонения дифракционных максимумов;
m — порядок дифракционного максимума;
λ — длина волны света;
d — ширина щели.
Примечание: для дифракции Фраунгофера на двух щелях, формула принимает вид:
sin(θ) = mλ/d,
где m — порядок дифракционного максимума;
d — расстояние между щелями.
5. Формула планка:
E = hf,
где E — энергия фотона;
h — постоянная Планка;
f — частота световой волны.
6. Уравнение Шредингера:
iħ(∂ψ/∂t) = Hψ,
где i — мнимая единица;
ħ — постоянная Планка, разделенная на 2π;
∂ψ/∂t — производная волновой функции ψ по времени t;
H — гамильтониан, описывающий энергию системы.