Оптика и поведение излучений и света на границе сред — новый раздел физики, включаемый в программу обучения, формулы по физике 9 класса включают базовые понимания процессов преломления света, работы линз и так далее. Также расширяется спектр физических явлений, изучаемых в сегментах механики, термодинамики, электростатики и молекулярной физики. Рассмотрим некоторые из базовых формул.
Элементарная оптика
Понятие, которое входит в формулы по физики 9 класса и может быть отнесено как к оптике, так и механике — изменение направления света или пучка другого излучения на границе двух разнородных сред. Характеризуется оно с помощью показателя преломления и записывается следующим образом:
n1,2 =sina/sinB
Здесь
n — показатель преломления, численно характеризующий величину отклонения пучка света от первоначальной траектории при прохождении через границу раздела сред или материалов;
sina, sinB — синусы углов падения и преломления соответственно.
Какое явление помогает описать показатель преломления
Одна из базовых формул по физике за 9 класс помогает понять, почему в стакане с водой, абсолютно ровная и частично погруженная ручка иллюзорно выглядит так, будто в воде она направлена под другим углом, чем в воздухе.
Физически это явление происходит из-за разной оптической плотности двух веществ, через которые проходит свет. Берется показатель преломления из таблиц, где приводятся значения для разных материалов. Коэффициент характеризует, насколько вторая среда более или менее оптически плотная, чем воздух. Обычно это «более», однако, есть и исключения для некоторых кристаллических образований.
Показатель преломления различает переход в разных направлениях. Например, при проходе света из воздуха в воду — показатель больше единицы. В обратную сторону — меньше. В простом описании это выглядит следующим образом — если смотреть на ручку в стакане из воздуха, одна ее часть «переломлена» и направлена в одном направлении. При взгляде из воды — та же часть наблюдается под тем же углом, но в обратном направлении.
Используемые величины
Все параметры, участвующие в формуле показателя преломления света, не имеют единиц измерения в стандарте СИ. Это просто числа — коэффициент и синусы соответствующих углов.
Молекулярная физика
В рамках формул по физике 9 класса широко рассматривается взаимодействие тел. Один из фундаментальных — закон Архимеда. По нему вычисляется вытесняющая сила, а еще характеризуются различные сходные процессы — подъемная сила для воздушных шаров, вес погруженного объекта внутри жидкости, эффект плавучести и так далее.
Закон Архимеда звучит так. Тело, находящееся в жидкости или помещенное в газ, испытывает действие силы, четко равной весу вещества в объеме исследуемого тела или его части, если объект не полностью находится в инородной среде. В формульном выражении выглядит так:
FA=p*g*V
Здесь
FA– сила Архимеда, она же — вытесняющая или подъемная;
p- плотность жидкой среды или газа, куда погружается тело в ходе эксперимента;
V — объем вытесненной среды. Он равен объему исследуемого объекта или его части.
Использование величие в единицах измерения СИ
- Вытесняющая сила FA — Ньютон, Н.
- Плотность среды, жидкой или газообразной, p — килограмм на кубический метр, кг/м3.
- Объем V — кубических метров, м3.
Архимедова или подъемная сила, имеет одну четкую характеристику. Она всегда противоположна направлению притяжения. Самое частое применение — вычисление веса объекта, помещенного в жидкость или газ. Он постоянно меньше именно благодаря действию силы Архимеда. Также этот закон применяется для вычисления момента плавучести или величины подъемной силы для воздушных шаров или емкостей, наполненных легкими газами, такими, как гелий или водород.
Потенциальная энергия
В курсе обучения и по основным формулам по физике для 9 класса впервые вводится понятие энергий тела. Потенциальная может быть просто описана так: чтобы поднять тело на определенную высоту, нужно потратить энергию, которая идет на преодоление силы тяжести. Объект, находящийся над поверхностью Земли на определенной высоте, обладает уровнем энергии, который может быть численно вычислен и записан в формульном виде так:
Wp = m * g * h
Здесь
Wp — потенциальная энергия;
m — масса исследуемого объекта;
g — ускорение свободного падения, табличная величина;
h — высота над поверхностью Земли, где находится тело.
Величины, выраженные в единицах СИ
- Потенциальная энергия — Джоули, Дж.
- Масса тела m — килограммы, кг.
- Ускорение свободного падения g — метров на секунду в квадрате, м/с2.
- Высота h — метров, м.
Кинетическая энергия
Чтобы понять, что такое кинетическая энергия, можно рассмотреть случай, когда человек руками разгоняет нагруженную тележку. Чтобы придавать ускорение и поддерживать его до достижения необходимой скорости, нужно производить работу. Она и переходит в кинетическую энергию тела на определенной скорости.
Есть пример проще. На основании рассмотренной выше потенциальной энергии. Тело просто падает вертикально. Его скорость увеличивается, одновременно снижается высота. Согласно закону сохранения энергии, потенциальная падает, а кинетическая наоборот — растет.
Кинетическая энергия может быть численно выражена как половина от скалярного произведения квадрата скорости в данный момент и массы объекта. В формульном виде выглядит так:
Wk = m/2
Здесь
Wk — кинетическая энергия;
v — скорость тела;
m — масса объекта.
Еще одна из формул по физике 9 класса, кинетическая энергия — оперирует величинами в тех же единицах измерения СИ, что и потенциальн