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
--
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 E k = 2 kT אידאלי
-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 = 2p f = 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
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
Vc
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
e1 N1 e2 = N 2
--
קרינה וחומר אופטיקה גאומטרית חוק סנל
הגדלה קווית
אפקט פוטואלקטרי
n1sinθ1 = n2sinθ2
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
= )E(eV
h m e v n rn = n 2p
הנחות בוהר
E ph = E f – E i
רמות אנרגיה באטום מימן
) (U∞ = 0
*R E n =- 2 n
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
rn = r1n2
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
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
מסת אלקטרון
me
kg
מסת פרוטון
mp
kg
1.67 · 10
מסת נויטרון
mn
kg
1.67 · 10
קבוע אבוגדרו
NA
mol
2
2
–1
–1
1.38 · 10
–23
6.67 · 10
–11 9
–19
6.63 · 10 –15 4.14 · 10 –34
–31
9.11 · 10
–27 –27 23
6.02 · 10
--
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
מעבר ממעלות קלווין למעלות צלזיוס tC = TK - 273
תנע kg $ m - 21 MeV $ s = 1.87 10 c
= 1.01 $ 105אטמוספרה 1
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
--
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