פיזיקה I

מקור: אנדרו דאפי, PhD, המחלקה לפיזיקה, אוניברסיטת בוסטון, בוסטון, תואר שני ניסוי זה בוחן מצבים שונים הכוללים שני עצמים אינטראקציה. ראשית, הניסוי בוחן את הכוחות ששני עצמים חלים זה על זה בזמן שהם מתנגשים. האובייקטים הם עגלות גלגל שיש להן מסות משתנות. מטרת הניסוי הזה היא לגלות מתי הכוח שהעגלה הראשונה מפעילה על השני הוא באותו גודל כמו הכוח שהעגלה השנייה מפעילה בחזרה על הראשון, כמו גם כאשר לשני הכוחות האלה יש סדרי גודל שונים. שנית, הוא בוחן את הכוחות ששני חפצים מפעילים זה על זה כאשר עגלה אחת דוחפת...

מקור: ניקולס טימונס, אסנטה קוריי, PhD, המחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה, בית הספר למדעי הפיזיקה, אוניברסיטת קליפורניה, אירווין, קליפורניה מטרת הניסוי הזה היא להבין את מרכיבי הכוח ואת יחסם לתנועה באמצעות השימוש בחוק השני של ניוטון על ידי מדידת האצת דאון הפועל על ידי כוח. כמעט כל היבט של תנועה בחיי היומיום ניתן לתאר באמצעות שלושת חוקי התנועה של אייזק ניוטון. הם מתארים כיצד אובייקטים בתנועה נוטים להישאר בתנועה (החוק הראשון), אובייקטים יואצו כאשר יפעלו על ידי כוח נטו (החוק השני), וכל כוח המופעל על ידי...

מקור: ניקולס טימונס, אסנטה קוריי, PhD, המחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה, בית הספר למדעי הפיזיקה, אוניברסיטת קליפורניה, אירווין, קליפורניה ניסוי זה מדגים כיצד וקטורים מוסיפים ומפחיתים בכיוונים מרובים. המטרה תהיה לחשב באופן אנליטי את התוספת או החיסור של וקטורים מרובים ולאחר מכן לאשר באופן ניסיוני את החישובים. וקטור הוא עצם בעוצמה ובכיוון. הגודל של וקטור מסומן פשוט כאורך, בעוד הכיוון מוגדר בדרך כלל על ידי הזווית שהוא עושה עם ציר x. מכיוון שכוחות הם וקטורים, הם יכולים לשמש כייצוג פיזי של וקטורים. על ידי...

מקור: קטרון מיטשל-ווין, PhD, אסנטה קוריי, PhD, המחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה, בית הספר למדעי הפיזיקה, אוניברסיטת קליפורניה, אירווין, קליפורניה ניסוי זה מדגים את הקינטמטיקה של התנועה בממד 1 ו-2. מעבדה זו תתחיל בחקר תנועה בממד אחד, תחת תאוצה מתמדת, על ידי שיגור קליע ישירות כלפי מעלה ומדידת הגובה המרבי שהגיע אליו. מעבדה זו תוודא שהגובה המרבי אליו הגיע עולה בקנה אחד עם המשוואות הקימטיות הנגזרות להלן. תנועה ב 2 ממדים תודגם על ידי שיגור הכדור בזווית θ. באמצעות המשוואות הקיינמטיות שלהלן, ניתן לחזות את...

מקור: קטרון מיטשל-ווין, PhD, אסנטה קוריי, PhD, המחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה, בית הספר למדעי הפיזיקה, אוניברסיטת קליפורניה, אירווין, קליפורניה האגדה מספרת שאייזק ניוטון ראה תפוח נופל מעץ. הוא הבחין בתאוצת התפוח והסיק שבטח פעל כוח על התפוח. לאחר מכן הוא שיער שאם כוח המשיכה יכול לפעול בחלק העליון של העץ, הוא יכול לפעול גם במרחקים גדולים עוד יותר. הוא הבחין בתנועת הירח ובמסלולי כוכבי הלכת ובסופו של דבר ניסח את חוק הכבידה האוניברסלי. החוק קובע כי כל חלקיק ביקום מושך כל חלקיק אחר בכוח שהוא פרופורציונלי...

מקור: ניקולס טימונס, אסנטה קוריי, PhD, המחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה, בית הספר למדעי הפיזיקה, אוניברסיטת קליפורניה, אירווין, קליפורניה מטרת הניסוי היא לבחון את הרעיון של שימור המומנטום. על ידי הגדרת משטח עם מעט מאוד חיכוך, ניתן ללמוד התנגשויות בין אובייקטים נעים, כולל הרגעה הראשונית והאחרונה שלהם. שימור המומנטום הוא אחד החוקים החשובים ביותר בפיזיקה. כאשר משהו נשמר בפיזיקה, הערך ההתחלתי שווה לערך הסופי. עבור מומנטום, משמעות הדבר היא כי התנע ההתנעה הראשונית הכוללת של מערכת יהיה שווה למומנטום הסופי...

מקור: ניקולס טימונס, אסנטה קוריי, PhD, המחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה, בית הספר למדעי הפיזיקה, אוניברסיטת קליפורניה, אירווין, קליפורניה מטרת הניסוי היא לבחון את האופי הפיזי של שני סוגי החיכוך (כלומר, סטטי וקינטי). ההליך יכלול מדידת מקדמי החיכוך לאובייקטים המחליקים אופקית וכן במורד מישור נוטה. החיכוך אינו מובן לחלוטין, אך נקבע כי הוא פרופורציונלי לכוח הנורמלי המופעל על אובייקט. אם מיקרוסקופ מתקרב לשני משטחים הנמצאים במגע, הוא יגלה שהמשטחים שלהם מחוספסים מאוד בקנה מידה קטן. זה מונע מהמשטחים להחליק...

מקור: קטרון מיטשל-ווין, PhD, אסנטה קוריי, PhD, המחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה, בית הספר למדעי הפיזיקה, אוניברסיטת קליפורניה, אירווין, קליפורניה אנרגיה פוטנציאלית היא מושג חשוב בפיזיקה. אנרגיה פוטנציאלית היא האנרגיה הקשורה לכוחות התלויים במיקום של אובייקט ביחס לסביבתו. אנרגיה פוטנציאלית כבידתית, הנדונה בסרטון אחר, היא האנרגיה הקשורה באופן ישיר לגובה של אובייקט מעל הקרקע. באופן דומה, ניתן להגדיר אנרגיה פוטנציאלית באביב, אשר פרופורציונלית ישירות לעקירת מעיין ממצבו הרגוע. קפיץ מתוח או דחוס יש אנרגיה...

מקור: קטרון מיטשל-ווין, PhD, אסנטה קוריי, PhD, המחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה, בית הספר למדעי הפיזיקה, אוניברסיטת קליפורניה, אירווין, קליפורניה שיווי משקל הוא מקרה מיוחד במכניקה שחשוב מאוד בחיי היומיום. זה קורה כאשר כוח הרשת ומומנט הרשת באובייקט או במערכת הם שניהם אפס. משמעות הדבר היא כי הן התאוצות הליניאריות והן התאוצות הזוויתיות הן אפס. לפיכך, האובייקט נמצא במנוחה, או שמרכז המסה שלו נע במהירות קבועה. עם זאת, אין זה אומר שאף כוחות אינם פועלים על האובייקטים בתוך המערכת. למעשה, ישנם מעט מאוד תרחישים...

מקור: ניקולס טימונס, אסנטה קוריי, PhD, המחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה, בית הספר למדעי הפיזיקה, אוניברסיטת קליפורניה, אירווין, קליפורניה מטרת הניסוי היא להבין את מרכיבי המומנט ולאזן מומנטים מרובים במערכת להשגת שיווי משקל. בדומה לאופן שבו כוח גורם להאצה ליניארית, מומנט הוא כוח שגורם להאצה סיבובית. הוא מוגדר כמכפלה של כוח ומרחק הכוח מציר הסיבוב. אם סכום המומנטים במערכת שווה לאפס, למערכת לא תהיה האצה זוויתית.

מקור: ניקולס טימונס, אסנטה קוריי, PhD, המחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה, בית הספר למדעי הפיזיקה, אוניברסיטת קליפורניה, אירווין, קליפורניה אינרציה היא ההתנגדות של אובייקט להיות מואץ. בקיינמטיקה ליניארית, מושג זה קשור ישירות למסה של אובייקט. ככל שאובייקט מסיבי יותר, כך נדרש יותר כוח כדי להאיץ את האובייקט. זה בא לידי ביטוי ישירות בחוק השני של ניוטון, הקובע שכוח שווה להאצה כפול מסה. לסיבוב, יש מושג דומה שנקרא אינרציה סיבובית. במקרה זה, אינרציה סיבובית היא ההתנגדות של אובייקט להיות מואץ סיבוב. אינרציה...

מקור: ניקולס טימונס, אסנטה קוריי, PhD, המחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה, בית הספר למדעי הפיזיקה, אוניברסיטת קליפורניה, אירווין, קליפורניה התנף הזוויתי מוגדר כמכפלה של רגע האינרציה והמהירות הזוויתית של האובייקט. בדומה לאנלוגי הליניארי שלה, המומנטום הזוויתי נשמר, כלומר התנחם הזוויתי הכולל של מערכת לא ישתנה אם אין מומנטים חיצוניים במערכת. מומנט הוא המקבילה הסיבובית של כוח. מכיוון שמדובר בתנופה זוויתית שמורה היא כמות חשובה בפיזיקה. מטרת הניסוי היא למדוד את התנע הזוויתי של מוט מסתובב ולהשתמש בשימור...

מקור: קטרון מיטשל-ווין, PhD, אסנטה קוריי, PhD, המחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה, בית הספר למדעי הפיזיקה, אוניברסיטת קליפורניה, אירווין, קליפורניה ניסוי זה מדגים את עיקרון העבודה-אנרגיה. אנרגיה היא אחד המושגים החשובים ביותר במדע והיא לא פשוטה להגדרה. ניסוי זה יעסוק בשני סוגים שונים של אנרגיה: אנרגיה פוטנציאלית כבידתית ואנרגיה קינטית תרגומית. אנרגיה פוטנציאלית כבידתית מוגדרת כאנרגיה שיש לעצם בשל מיקומה בשדה כבידה. אובייקטים גבוהים מעל הקרקע אמורים להיות בעלי אנרגיה פוטנציאלית כבידתית גדולה. לעצם שנמצא...

מקור: קטרון מיטשל-ווין, PhD, אסנטה קוריי, PhD, המחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה, בית הספר למדעי הפיזיקה, אוניברסיטת קליפורניה, אירווין, קליפורניה כאשר סיר מים מונח על תנור חם, נאמר כי החום "זורם" מהתנור למים. כאשר שני עצמים או יותר ממוקמים במגע תרמי זה עם זה, החום זורם באופן ספונטני מהאובייקטים החמים יותר לאובייקטים הקרים יותר, או לכיוון שנוטה להשוות את הטמפרטורה בין האובייקטים. לדוגמה, כאשר קוביות קרח לשים בכוס מים בטמפרטורת החדר, חום מהמים זורם לקוביות הקרח והם מתחילים להמיס. לעתים קרובות, המונח...

מקור: קטרון מיטשל-ווין, PhD, אסנטה קוריי, PhD, המחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה, בית הספר למדעי הפיזיקה, אוניברסיטת קליפורניה, אירווין, קליפורניה החוק השני של התרמודינמיקה הוא חוק יסוד הטבע. הוא קובע כי האנטרופיה של מערכת תמיד גדלה עם הזמן או נשארת קבועה במקרים אידיאליים כאשר מערכת נמצאת במצב יציב או עוברת "תהליך הפיך". אם המערכת עוברת תהליך בלתי הפיך, האנטרופיה של המערכת תמיד תגדל. משמעות הדבר היא שהשינוי באנטרופיה, ΔS, תמיד גדול או שווה לאפס. האנטרופיה של מערכת היא מדד למספר התצורות המיקרוסקופיות...