ΕΙΣΑΓΩΓΗ - Physics Introduction PDF

ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ 1. **Τα μεγέθη.** Οι δομικοί λίθοι της Φυσικής είναι τα **μεγέθη** με τη βοήθεια των οποίων εκφράζονται οι **νόμοι** της. Με άλλα λόγια, τα μεγέθη είναι το μέσο με το οποίο περιγράφεται ποιοτικά και ποσοτικά ένα **φαινόμενο** (π.χ. η κίνηση ενός σώματος, το ηλεκτρικό ρεύμα, μι...

ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ 1. **Τα μεγέθη.** Οι δομικοί λίθοι της Φυσικής είναι τα **μεγέθη** με τη βοήθεια των οποίων εκφράζονται οι **νόμοι** της. Με άλλα λόγια, τα μεγέθη είναι το μέσο με το οποίο περιγράφεται ποιοτικά και ποσοτικά ένα **φαινόμενο** (π.χ. η κίνηση ενός σώματος, το ηλεκτρικό ρεύμα, μια ταλάντωση,...). Να σημειώσουμε εδώ ότι για τους σκοπούς της Φυσικής, το περιεχόμενο των μεγεθών πρέπει να **οριστεί** με σαφήνεια και ακρίβεια ενώ με τον ίδιο τρόπο θα πρέπει να χρησιμοποιείται. 2. **Μέτρηση ενός φυσικού μεγέθους.** **Μέτρηση** ενός φυσικού μεγέθους λέμε τη σύγκρισή του με ένα άλλο [ομοειδές μέγεθος], το οποίο θεωρούμε αυθαίρετα σαν μονάδα μέτρησης. Από τη μέτρηση ενός μεγέθους προκύπτει ένας αριθμός που λέγεται **αριθμητική τιμή**. **Μέτρο** ενός μεγέθους λέγεται η **αριθμητική του τιμή** μαζί με την **μονάδα μέτρησης**. 3. **Ποια μεγέθη λέγονται μονόμετρα και ποια διανυσματικά;** **Μονόμετρα μεγέθη** λέγονται τα μεγέθη που ορίζονται πλήρως όταν δοθεί το μέτρο τους (π.χ. το χρονικό διάστημα, η μάζα, η θερμοκρασία, κ.ά.). **Διανυσματικά μεγέθη** λέγονται τα μεγέθη που ορίζονται πλήρως όταν δοθεί το **μέτρο**, η **διεύθυνση**, η **φορά** και το **σημείο εφαρμογής** τους (π.χ. η ταχύτητα, η δύναμη, κ.ά.). Η διεύθυνση και η φορά ενός διανυσματικού μεγέθους αποτελούν την **κατεύθυνσή** του. 4. **Πως παριστάνονται τα διανυσματικά μεγέθη;** Κάθε διανυσματικό μέγεθος παριστάνεται με ένα βέλος (**διάνυσμα**). Η ευθεία πάνω στην οποία βρίσκεται το διάνυσμα είναι η διεύθυνση, η αιχμή του βέλους καθορίζει τη φορά ενώ το μήκος του (σχεδιασμένο υπό κλίμακα) το μέτρο του. Κάθε διανυσματικό μέγεθος παριστάνεται επίσης με ένα γράμμα πάνω στο οποίο σημειώνουμε με ένα βελάκι το διανυσματικό χαρακτήρα του (π.χ. ,,...). Το μέτρο (και η αλγεβρική τιμή) ενός διανυσματικού μεγέθους συμβολίζεται με το ίδιο γράμμα χωρίς όμως το βελάκι (π.χ. F, υ,...). Για παράδειγμα, αν η παρακάτω δύναμη είναι σχεδιασμένη με **κλίμακα** **1 cm : 5 Ν** τότε το **μέτρο** της είναι **F = 15 N**. 5. **Πότε δύο διανύσματα χαρακτηρίζονται: α) συγγραμμικά, β) ίσα και γ) αντίθετα;** - -     6. **Ποια μεγέθη λέγονται θεμελιώδη και ποια παράγωγα;** **Θεμελιώδη μεγέθη** λέγονται τα μεγέθη που δεν ορίζονται με τη βοήθεια άλλων μεγεθών. Στη Μηχανική θεμελιώδη μεγέθη είναι το μήκος (L), η μάζα (Μ) και ο χρόνος (Τ). **Παράγωγα μεγέθη** λέγονται τα μεγέθη που ορίζονται με τη βοήθεια άλλων μεγεθών (συνήθως των θεμελιωδών). Παραδείγματα παράγωγων μεγεθών είναι η ταχύτητα, η δύναμη,... 7. **Ποιες είναι οι θεμελιώδεις μονάδες του συστήματος S.I.;** Το Διεθνές Σύστημα Μονάδων (S.I.) έχει επτά θεμελιώδεις μονάδες και χρησιμοποιείται τόσο στη Φυσική όσο και στη Χημεία. - Μονάδα μήκους **1 m** (1 μέτρο) - Μονάδα μάζας **1 kg** (1 χιλιόγραμμο) - Μονάδα χρόνου **1 s** (1 δευτερόλεπτο) - Μονάδα έντασης ηλεκτρικού ρεύματος **1 Α** (1 αμπέρ) - Μονάδα θερμοκρασίας **1 ^ο^Κ** (1 βαθμός Κέλβιν) - Μονάδα ποσότητας ύλης **1 mol** (1 μολ) - Μονάδα φωτεινής έντασης **1 cd** (1 καντέλα) 8. **Πώς προκύπτουν τα πολλαπλάσια και τα υποπολλαπλάσια των μονάδων μέτρησης;** Τα πολλαπλάσια και τα υποπολλαπλάσια των μονάδων μέτρησης σχηματίζονται με τη βοήθεια ορισμένων **προθεμάτων**, τα οποία φαίνονται στον παρακάτω πίνακα. +--------+--------+--------+--------+--------+--------+--------+--------+ | | **Υποπ | **Πολλ | | | | | | | | ολλαπλ | απλάσι | | | | | | | | άσια** | α** | | | | | | +========+========+========+========+========+========+========+========+ | | deci | d | 10^--1 | deka | da | 10 | | | | | | ^ | | | | | | | centi | c | | hecto | h | 10^2^ | | | | | | 10^--2 | | | | | | | milli | m | ^ | kilo | k | 10^3^ | | | | | | | | | | | | | micro | μ | 10^--3 | mega | M | 10^6^ | | | | | | ^ | | | | | | | nano | n | | giga | G | 10^9^ | | | | | | 10^--6 | | | | | | | pico | p | ^ | tera | T | 10^12^ | | | | | | | | | | | | | | | 10^--9 | | | | | | | | | ^ | | | | | | | | | | | | | | | | | | 10^--1 | | | | | | | | | 2^ | | | | | +--------+--------+--------+--------+--------+--------+--------+--------+ 9. **Ποια είναι τα πιο συνηθισμένα πολλαπλάσια και υποπολλαπλάσια του 1 m (μέτρου);** +-----------+-----------+-----------+-----------+-----------+-----------+ | | **Υποπολλ | **Πολλαπλ | | | | | | απλάσια** | άσια** | | | | +===========+===========+===========+===========+===========+===========+ | | 1 dm = | ή | 1 m = 10 | 1 km = | | | | 10^--1^ m | | dm | 10^3^ m | | | | | ή | | | | | | 1 cm = | | 1 m = | | | | | 10^--2^ m | ή | 10^2^ cm | | | | | | | | | | | | 1 mm = | ή | 1 m = | | | | | 10^--3^ m | | 10^3^ mm | | | | | | ή | | | | | | 1 μm = | | 1 m = | | | | | 10^--6^ m | | 10^6^ μm | | | | | | | | | | | | 1nm = | | 1 m = | | | | | 10^--9^ m | | 10^9^ nm | | | +-----------+-----------+-----------+-----------+-----------+-----------+ 10. **Τι είναι η μεταβολή και τι ο ρυθμός μεταβολής ενός μεγέθους;** Όταν ένα μέγεθος Μ μεταβάλλεται από μια αρχική τιμή Μ~αρχ~ σε μια τελική τιμή Μ~τελ~, τότε ορίζουμε σαν **μεταβολή** του μεγέθους αυτού τη διαφορά: **Ρυθμός μεταβολής** ενός μεγέθους Μ λέγεται το πηλίκο της μεταβολής ΔΜ που υφίσταται το μέγεθος Μ σε χρόνο Δt προς το χρόνο αυτό, δηλαδή Ρυθμός μεταβολής = **Πρόσεξε ιδιαίτερα ότι...** - Όταν η τιμή ενός μεγέθους αυξάνεται τότε ΔΜ \> 0, ενώ όταν η τιμή του μεγέθους μειώνεται είναι ΔΜ \< 0. - Ο ρυθμός μεταβολής ενός μεγέθους εκφράζει τη μεταβολή του μεγέθους στη μονάδα του χρόνου. ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΛΥΣΗ 1. Η ατομική ακτίνα ενός στοιχείου είναι 4,2 nm. Να εκφράσετε την τιμή αυτή σε: 2. Η μάζα του ατόμου ενός στοιχείου είναι ίση με 1,34.10^--22^ g. Να εκφράσετε την τιμή αυτή σε: α) kg β) mg γ) μg 3. Ένα κομμάτι ασβεστόλιθου (CaCO~3~) έχει μάζα 400 g. Να βρεθεί η μάζα του σε: α) kg β) mg γ) μg 4. Η μάζα ενός μωρού, όταν γεννήθηκε, ήταν = 3250 g και μετά από δύο μήνες έγινε = 4850 g. α) Ποια είναι η αρχική και η τελική μάζα του παιδιού σε kg; β) Πόση ήταν η μεταβολή της μάζας του παιδιού; 5. Μια επιφάνεια έχει εμβαδόν 2000 cm^2^. Να βρείτε το εμβαδόν της σε m^2^ και mm^2^. 6. Ένα οικόπεδο έχει σχήμα ορθογωνίου παραλληλογράμμου με διαστάσεις 60 m × 80 m. Να βρείτε το εμβαδόν του σε m^2^ και σε cm^2^. 7. Ένας τοίχος της κουζίνας του σπιτιού σας έχει μήκος 4 m και ύψος 3 m. Θέλετε να καλύψετε τον τοίχο αυτό με τετράγωνα πλακάκια πλευράς α = 20 cm. Να βρείτε πόσα πλακάκια θα χρειαστούν. 8. Ένα ορθογώνιο παραλληλεπίπεδο έχει διαστάσεις 10 cm × 2 m × 30 mm. α) Ποιες είναι οι διαστάσεις του σε m; β) Να υπολογίσετε τον όγκο του σε m^3^, cm^3^ και L. 9. Μια δεξαμενή έχει όγκο 500 L. Να βρείτε τον όγκο της σε m^3^ και cm^3^. 10. Μια δεξαμενή έχει σχήμα κύβου με πλευρά 3 m. Να βρείτε τον όγκο του νερού που χωράει η δεξαμενή αυτή σε L και cm^3^. 11. Ένα δοχείο έχει διαστάσεις 30 cm × 50 cm × 60 cm. Πόσα μπουκάλια λαδιού όγκου 1,5 L πρέπει να αγοράσετε για να γεμίσετε το δοχείο αυτό με λάδι; 12. Υποθέστε ότι ένα δοχείο, περιέχει νερό, αδειάζει και ότι μέσα σε χρόνο Δt = 5 s ο όγκος του νερού μειώνεται από = 20 L σε = 10 L. Να υπολογίσετε τη μεταβολή του όγκου του νερού καθώς και το ρυθμό μεταβολής του όγκου του νερού. 13. Μια ποσότητα αέρα έχει όγκο 1600 mL σε ορισμένες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης. Να βρεθεί στις ίδιες συνθήκες ο όγκος του σε: α) L β) cm^3^ γ) m^3^ δ) dm^3^ 14. Η πυκνότητα ενός σώματος Α είναι ίση με 2 g/mL. Να εκφραστεί η πυκνότητα του σώματος αυτού σε: α) g/L β) kg/m^3^ 15. Ένας σιδερένιος κύβος έχει πλευρά α = 4 cm. Με ζύγιση βρίσκουμε ότι η μάζα του κύβου είναι 375 g. Αν η πυκνότητα του σιδήρου είναι ρ = 7,5 g/cm^3^, να εξετάσετε αν ο κύβος είναι συμπαγής ή όχι. 16. Να υπολογίσετε την πυκνότητα (σε g/mL) των σωμάτων Α και Β από τα παρακάτω δεδομένα: 17. Να υπολογίσετε τη μάζα (σε g) των σωμάτων Α και Β από τα παρακάτω δεδομένα: 18. Το ρεζερβουάρ ενός αυτοκινήτου χωράει 50 L βενζίνης. Πόση είναι η μάζα της βενζίνης που χωράει, αν η πυκνότητά της είναι 0,9 g/cm^3^;