10. osztályos fizika összefoglaló tétel

1. Merev testek forgómozgása

Merev testről beszélünk, ha a test a rá ható erők hatására elhanyagolható mértékű alakváltozást szenved.

Forgatónyomaték

Az erő adott tengelyre vonatkozó forgatónyomatéka az erő nagyságának és az erőkarnak a szorzata.

• A forgatónyomaték jele: M
• Kiszámítása: M = F´k; k = erőkar
• Mértékegysége: 1N´m

Az az egyenes, amely mentén az erő hat, az erő hatásvonala. Az a pont, ahol az erőhatás a testet éri, az erő támadáspontja. Az erő támadáspontja a hatásvonala mentén eltolható. Az erő hatásvonalának a tengelytől mért távolsága az erőkar.

Tehetetlenségi nyomaték

Forgó mozgásnál beszélünk a forgási tehetetlenségről, vagy tehetetlenségi nyomatékról.

• A tehetetlenségi nyomaték jele: q
• Kiszámítása: q = m´r2
• Mértékegysége: kg´m2
• q = mxr2, ahol r a pont forgástengelytől mért távolsága. A merev testre ható forgatónyomaték és az általa létrehozott szöggyorsulás egyenesen arányos. Ez a forgómozgás alaptörvénye.
• Egyenlettel: M = q´b; b = szöggyorsulás

Perdület: A forgó test tehetetlenségi nyomatékának és szögsebességének szorzata a test perdülete.

• A perdület jele: N
• Kiszámítása: N = q´w; w = szögsebesség
• Mértékegysége: 1 kg´m2/s

Ha a külső forgatónyomaték összege nulla, a test perdülete állandó. Ez a perdület megmaradásának tétele. Az a pont, amelyen a merev testre ható nehézségi erő hatásvonala a test bármely helyzetében átmegy, a test súlypontja. A merev test tömegközéppontját úgy határozzuk meg, hogy gondolatban olyan parányi részekre bontjuk a testet, amelyek már pontszerűnek tekinthetők, és az így kapott pontrendszer tömegközéppontját határozzuk meg.

2. Merev test egyensúlyának feltételei

Merev test egyensúlyának a feltétele, hogy a rá ható erők eredője és az erők valamely pontra vonatkozó forgatónyomatékainak algebrai összege nulla legyen.

Egyenlettel kifejezve: SF = 0 és SM = 0

Ha az eredő erő nem nulla, a test gyorsul. Ha a forgatónyomaték-összeg nem nulla, a test gyorsuló forgást végez.

3. A hőtan alapfogalmai

• A hőmérséklet: A hőmérséklet az a fizikai alapmennyiség, amely a testek hőállapotának számszerű jellemzésére használható.
• A hőmérő: A hőmérsékletet mérő eszközt hőmérőnek nevezzük. A hőmérőkben a folyadékok hő okozta térfogatváltozását, használják fel a hőmérséklet-változás jelzésére.
• Hőmérsékleti skálák: A hőmérő különböző skálákkal van ellátva.
• Tapasztalati hőmérsékleti skála: Celsius, Fahrenheit. A skálákhoz olyan fizikai változást választanak alappontnak, melyhez mindig ugyanaz a hőmérséklet tartozik. A Celsius-skála két alappontja, a jég olvadása – 0 °C, és a víz forrása – 100 °C.
• Abszolút hőmérsékleti skála: Kelvin. Egy alappontja van és ez az abszolút nulla fok. Beosztása megegyezik a Celsius-skála beosztásával. Az abszolút nulla fok a Celsius-skálán –273 °C-nak felel meg. A hőmérséklet mérése az egymással érintkező testek hőkiegyenlítődésén alapszik.

4. Gázok állapotváltozásai

Gay-Lussac első törvénye

Állandó mennyiségű gáz térfogata és a Kelvin skálán mért hőmérséklete egymással egyenesen arányosak, ha közben a nyomás nem változik. Ezt izobár állapotváltozásnak nevezzük.

• n = állandó
• p = állandó
• DV ~ Dt
• Képlettel kifejezve: V1/t1 = V2/t2
• A térfogatváltozás kiszámítása: DV = a´ V0´Dt. Az arányossági tényező (a) neve hőtágulási együttható.
• Mértékegysége: 1/°C
• Számértéke, a gáz anyagi minőségétől függetlenül: 1/273 ´ 1/°C

Gay-Lussac második törvénye

Állandó mennyiségű gáz nyomása és a Kelvin-skálán mért hőmérséklete egymással egyenesen arányosak, ha közben a gáz térfogata nem változik. Ezt izochor állapotváltozásnak nevezzük.

• n = állandó
• V = állandó
• Dp ~Dt
• Képlettel kifejezve: p1/t1 = p2/t2
• A nyomásváltozás kiszámítása: Dp = b´ p0´Dt. b arányossági tényező neve: feszülési együttható.
• Számértéke: 1/273
• Mértékegysége: 1/°C

Boyle-Mariotte-törvény

Állandó hőmérsékleten egy adott mennyiségű gázzal dolgozva, a nyomás fordítottan arányos a térfogattal. Ezt izoterm állapotváltozásnak nevezzük.

• n = állandó
• T = állandó
• p x V = állandó
• Képlettel kifejezve: p1´ V1 = p2´ V2

Egyesített gáztörvény

A gázok olyan állapotváltozását, amelyben mindhárom állapothatározójuk megváltozik, a három gáztörvényből levezetett egyesített gáztörvény írja le.