נוסחאות ונתונים בפיזיקה
Transcription
נוסחאות ונתונים בפיזיקה
מדינת ישראל משרד החינוך נוסחאות ונתונים בפיזיקה נספח לבחינות הבגרות ברמה של 5יח"ל לשאלונים מס' 654 ,653 ,652 ,917553 ,917554 ,917555 ,98 ,36541 ,917521 ,917531 (החל בקיץ תשס"ז) תוכן העניינים נוסחאות עמוד נתונים עמוד מכניקה 2 קבועים בסיסיים 6 אלקטרומגנטיות 3 פירוש קיצורי היחידות 7 קרינה וחומר 5 קשרים בין יחידות 7 פעילויות מעבדה 6 נוסחאות מתמטיות 7 נתונים הקשורים בשמש ובירח 8 נתונים הקשורים בכוכבי הלכת 8 המסות של חלקיקים ואטומים אחדים 8 קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה); העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. -- מכניקה קינמטיקה -תנועה לאורך קו ישר מהירות רגעית dx v = dt תאוצה רגעית dv a = dt תנועה שוות-תאוצה v = v0 + at 1 x = x 0 + v 0 t + 2 at 2 v0 + v 2 t x = x0 + עבודה של כוח הקבוע בגודלו ובכיוונו כאשר |W = FxTx = F cos θTs Ds = |Dx אנרגיה קינטית אנרגיה פוטנציאלית כובדית (שדה אחיד) )( UG (h = 0)= 0 UG = mgh אנרגיה פוטנציאלית אלסטית 1 2 )Usp = 2 k ( D, (במצב רפוי )Usp = 0 מהירות של Bביחס לA - דינמיקה w = mg משקל חוק הוק (גודל כוח אלסטי) = DEkכוללתW משפט עבודה-אנרגיה )v2 = v02 + 2a(x - x0 v B,A = v B - v A 1 E k = 2 mv 2 עבודת שקול הכוחות הלא-משמרים ( — Eאנרגיה מכנית כוללת) = DEלא משמריםW TW P = Tt הספק ממוצע מתקף ותנע F = kT, t2 מתקף של כוח משתנה גודל כוח חיכוך # Fdt t1 =J סטטי fs ≤ msN מתקף של כוח קבוע J = FTt קינטי fk = mkN תנע p = mv החוק השני של ניוטון SF = ma m ρ= V צפיפות חומר עבודה ,אנרגיה והספק עבודה הנעשית על גוף הנע לאורך ציר xעל ידי כוח Fהקבוע בכיוונו Fx dx x2 # x1 =W נוסחת מתקף-תנע = Tpכולל J שימור תנע m A vA + m B v B = m A u A + m B u B בהתנגשות אלסטית חד-ממדית )v A - v B =- (u A - uB מודל של גז אידאלי האנרגיה הקינטית הממוצעת של מולקולת גז 3 אידאלי E k = 2 kT קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה); העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. -pV = NkT משוואת המצב של גז אידאלי מהירות החוק הראשון של התרמודינמיקה DU = Q + W תנועות מחזוריות )a = – w2 Acos (wt + φ a = – w2x Tθ ω = Tt v2 a R = r = ω2 r הקשר בין מהירות קווית ומהירות זוויתית v = wr 3 T b r1 l = e 1 o r2 T2 2 החוק השלישי של קפלר c m נוסחת מקום-זמן mm F = G 12 2 r גודל כוח הכבידה אנרגיה פוטנציאלית כובדית )( UG(r→∞) = 0 GMm U G =- r אנרגיה של לוויין במסלול מעגלי – cx = ma T = 2p כבידה תנועה הרמונית פשוטה משוואת התנועה , g c זמן המחזור תאוצה צנטריפטלית (רדיאלית) m T = 2p מטוטלת פשוטה (מתמטית) תנועה מעגלית מהירות זוויתית ממוצעת v =! ω A2 - x2 תאוצה 2p ω = 2pf = T )v = – w Asin (wt + φ =ω קינטית U GMm E k = 2r =- 2G כוללת GMm 2r )x = A cos(wt + φ טרנספורמציית שדה כבידה E =- g B = g A - a B,A אלקטרומגנטיות אלקטרוסטטיקה חוק קולון (בריק) q1 q 2 r2 k= 1 4pe0 F=k F E= q שדה חשמלי גודל שדה חשמלי סביב מטען נקודתי q E=k 2 r גודל שדה חשמלי הנוצר על ידי לוח טעון e0 = 4p1 k E= σ 2e0 פוטנציאל חשמלי סביב מטען נקודתי )(UE(r→∞) = 0 q V= k r אנרגיה פוטנציאלית חשמלית של מטען UE = qV נקודתי אנרגיה של מוליך טעון קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה); העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. 1 U = 2 QV -Q C= V הגדרת הקיבול eeA C= 0 r d קיבול של קבל לוחות מתח רגעי בפריקת קבל גודל השדה החשמלי בין לוחות קבל V E = dAB גודל כוח הפועל על מטען בשדה מגנטי גודל כוח הפועל על תיל נושא זרם בשדה מגנטי F = IlB sina גודל הכוח ליחידת אורך בין שני תילים קיבול שקול של קבלים המחוברים בטור של קבלים המחוברים במקביל / C1 i 1 = CT CT = SCi זרם רגעי dq i = dt חוק אום VAB = RI התנגדות של תיל , R=ρA התנגדות שקולה של נגדים המחוברים במקביל / R1i 1 = RT WA→B = VABIt עבודת הזרם החשמלי P = VABI הספק VAB = e — rI מתח הדקים SI = 0 Se = SIR מתח בין שתי נקודות במעגל חשמלי VAB = SIR — Se זרם רגעי בטעינת קבל או בפריקתו מתח רגעי בטעינת קבל t RC – i = I0 e t – ) = e (1 - e RC V m I B = 20p r סביב תיל ישר וארוך NI B =m0 2R במרכז סליל מעגלי דק (בעל רדיוס Rו– Nכריכות) בתוך סילונית ארוכה B =m0 NI L (בעלת אורך Lו– Nכריכות) RT = SRi של נגדים המחוברים בטור ארוכים מקבילים m II F, = 2p0 1d 2 m0 -7 T · m 2p = 2 $ 10 A גודל שדה מגנטי זרם חשמלי חוקי קירכהוף F = qvB sina 2 1 U = 2 CV AB אנרגיה של קבל טעון Vc = V0 שדה מגנטי VAB = VA — VB מתח חשמלי t – e RC כא"מ מושרה שטף מגנטי דרך משטח fB = BAcosa - aהזווית בין השדה לנורמל למשטח כא"מ מושרה dφ e = – N d tB ⊥e = vl⊥ B כא"מ מושרה בתיל מולי ך ⊥ - lהיטל התיל על הכיוון הניצב למהירות ⊥ - Bרכיב השדה המגנטי בכיוון ניצב למישור התנועה כא"מ מושרה במחולל )e = —NBAw cos(wt+f שנאי אידאלי קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי cשל מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה); העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. e1 N1 e2 = N 2 -- קרינה וחומר אופטיקה גאומטרית אפקט פוטואלקטרי n1sinθ1 = n2sinθ2 חוק סנל הגדלה קווית Hi v = Ho u =m 1 f עוצמת עדשה =C גלים מכניים ואלקטרומגנטיים v = lf מהירות גל מחזורי חוק השבירה sinθ1 n 2 v1 sinθ2 = n1 = v 2 גל עומד במיתר שקצותיו קשורים l ,=n2 קווי מקסימום בהתאבכות משני מקורות )ויותר) שווי מופע X l sinθn = L n = n d n האטום והגרעין 1+1=1 u v f נוסחת העדשות X 1 l sinθn = L n = (n - 2 ) d n DX = l d L נוסחת יאנג קווי מקסימום בהתאבכות בסריג עקיפה l sinθn = n d = nN * l קווי צומת בעקיפה בסדק יחיד X l sinθn = L n = n w n אנרגיה של פוטון 12400 1240 = )l ^Åh l (nm Eph = hf h m e v n rn = n 2p הנחות בוהר E ph = E f – E i רמות אנרגיה באטום מימן *R E n =- 2 n )(U∞ = 0 2p2 k 2 m e e 4 m e e 4 = 2 2 = 13.6 eV h2 8e0 h = *R רדיוסי המסלולים המותרים של האלקטרון באטום המימן 2 rn = r1n h2 c = 0.529 A 4p m e ke 2 2 = r1 נוסחת דה–ברויי h h l = mv = p עקרון אי–הוודאות h TxTp H 4p קווי מינימום בהתאבכות משני מקורות שווי מופע Eph = Ek + B שקילות מסה-אנרגיה דעיכה של מקור רדיואקטיבי — lקבוע הדעיכה DE = Dmc 2 – dN dt = l N N = N0e-lt פעילות של מקור רדיואקטיבי זמן מחצית החיים = )E(eV קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה); העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. R = lN ,n2 = T1/2 l -- פעילויות מעבדה הקירוב של טיילור מסדר שני: הקירוב הסטנדרטי של אוילר: xn+1 ≈ xn + vnDt x n + 1 . x n + v n Tt + 21 a n Tt 2 vn+1 ≈ vn + anDt v n + 1 . v n + 21 _a n + a n + 1i Tt קבועים בסיסיים (ערכי הקבועים רשומים בדיוק נמוך מהדיוק הניסיוני הידוע ,ומשמשים לבחינת בגרות). שם הקבוע סימון יחידות J · K–1 ערך קבוע בולצמן k קבוע הגרביטציה G N · m · kg –2 המקדם בחוק קולון k N · m ·C –2 9 · 10 מהירות האור בריק c m·s 8 3 · 10 פרמיאביליות הריק m0 –1 H·m –6 1.257 · 10 דיאלקטריות הריק e0 F·m –1 –12 8.85 · 10 מטען האלקטרון e C 1.60 · 10 קבוע פלאנק h J·s eV · s 2 2 –1 1.38 · 10 –23 6.67 · 10 –11 9 –19 6.63 · 10 –15 4.14 · 10 –34 מסת אלקטרון me kg –31 9.11 · 10 מסת פרוטון mp kg –27 1.67 · 10 מסת נויטרון mn kg –27 1.67 · 10 קבוע אבוגדרו NA mol –1 6.02 · 10 23 קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה); העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. -- פירוש קיצורי היחידות יחידה סימן יחידה סימן יחידה סימן m מטר J ג'אול F פרד Å אנגסטרם eV אלקטרון וולט A אמפר k g קילוגרם M eV מיליון אלקטרון וולט W אום gr גרם W וט V וולט u יחידת מסה אטומית m ol מול T טסלה s שנייה ˚C מעלות צלזיוס H הנרי h שעה K מעלות קלווין Hz הרץ N ניוטון C קולון Pa פסקל קשרים בין יחידות אורך אנרגיה 1Å = 10–10 m 1eV = 1.6 · 10–19J 1 nm = 10–9 m לחץ N m2 מסה MeV = 1.66 $ 10- 27 kg c2 1u = 931.494 = 1.01 $ 105אטמוספרה 1 מעבר ממעלות קלווין למעלות צלזיוס tC = TK - 273 תנע kg $ m - 21 MeV $ s = 1.87 10 c 1 נוסחאות מתמטיות היקף מעגל 2pR נפח כדור שטח עיגול pR2 לזוויות קטנות שטח פני כדור 4pR2 לזוויות קטנות ברדיאנים 4 3 3 pR sin q ≈ tg q sin q ≈ q קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה); העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. -- נתונים הקשורים בשמש ובירח מסה רדיוס )(m רדיוס מסלול ממוצע )(m זמן מחזור (יממות) שמש 1.99 · 1030 6.96 · 108 ------ ------ ירח 7.35 · 1022 1.74 · 106 3.84 · 108 27.3 )(kg נתונים הקשורים בכוכבי הלכת מסה כוכב לכת רדיוס )(1024 kg רדיוס מסלול ממוצע )(106 m זמן מחזור (שנים) )(106 km כוכב חמה ()Mercury 0.330 2.44 57.9 0.2408 נוגה ()Venus 4.869 6.05 108.2 0.6152 ארץ ()Earth 5.974 6.38 149.6 1.00 מאדים ()Mars 0.642 3.4 227.9 1.881 צדק ()Jupiter 1899.1 71.4 778.3 11.86 שבתאי ()Saturn 60.0 1427.0 29.46 אּורנּוס ()Uranus 26.1 2871.0 84.01 נפטּון ()Neptun 24.3 4497.1 568.6 86.98 103 164.8 המסות של חלקיקים ואטומים אחדים החלקיק המסה ב–u MeV המסה ב– c2 המסה ב–u האטום 1.007825 אלקטרון 0.000549 0.511 מימן H 2.014101 פרוטון 1.007276 938.272 דויטריום H 4 4.00260 נויטרון 1.008665 939.566 הליום He 7 7.01601 12.00000 1 ליתיום Li פחמן C 12 2 קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה); העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו.