Physics Crib Sheet

Report 6 Downloads 81 Views
Physics  Crib  Sheet   Mo#on  in  One  Dimension   Vx,avg=    

∆x  

d  

Average  Velocity  

∆t  

Vavg=     ∆t  

Posi8on  as  func8on   Of  8me  

xf=  xi  +  vxt  

∆vx   ax,avg=     ∆t  

Force  propor8onal     vxf=  vxi  +  axt   to  accelera8on  

Fx  ∝  ax  

Pos.  as  func8on   of  vel.  &  8me  

xf=  xi  +  ½(vxi+vxf)t  

Average  Speed  

xf=  xi  +  vxit  +  ½axt2  

Average  Accel  

velocity  as  func8on   Of  8me  

Pos.  as  func8on   of  8me,  accel.  

Mo#on  in  Two  Dimensions   rf=  ri  +  vit  +  ½gt2  

Posi8on  vector   as  func8on  of  8me  

vi2  sin2ϴi   R  =     g  

Range  

Centripetal   Accelera8on  

v2   ac=   r  

2πr   T=   v  

vi  sinϴi   t  =     g  

Time  at  which  projec8le   reaches  peak  

vi2  sin2ϴi   h  =     2g  

Max  Height  

Period  of   Circular  Mo8on  

4π2r   ac=   T2  

Centripetal   Accelera8on  

The  Laws  of  Mo#on   1.  When  viewed  from  an  iner8al  frame,  an  object  at  rest  remains  at  rest  &  an  object  in  mo8on  remains  in  mo8on   2.  When  viewed  from  an  iner8al  frame,  the  accelera8on  of  an  object  is  directly  propor8onal  to  net  force  ac8ng  on   it  and  inversely  propor8onal  to  its  mass.    (F=  ma)  ∴  (Fg=  mg)   3.  If  two  objects  interact,  the  force  F12  exerted  by  the  object  1  on  object  2  is  equal  in  magnitude  and  opposite  in   direc8on  to  the  force  F21  exerted  by  object  2  on  object  1.  (F12  =  -­‐F21)  

Force  of   Fric8on  

Ff=μfn  

Tanϴ=μ  

μSta8c  fric8on  >  μKine8c  fric8on  

Circular  Mo#on   2   ∑F=  mac=  m   vr  

vmax=  √μsgr  

Net  force  causing   centripetal  accelera8on  

v2   Tanϴ=   rg  

Max  speed  around  curve  

Resis#ve  Forces   R=  -­‐bv   Resis8ve  force  ac8ng  on  object   Drag  ~      v  

Angle  of  Banked  Curve  

Liquids  

Drag  ~      v2  

vT=    mg   b   Low  Density  Fluids  

Terminal  Speed  Through  resistance   • hcosϴ  finds  adjacent  vector   • hsinϴ  finds  opposite  vector  

Energy   W=F*d    

Work   KE=  ½  mv2    

Kine8c  Energy   W=  ½  kx2    

Work  Done   PE=  mgh   By  Spring  

Poten8al   Energy  

Linear  Momentum  &  Collisions   Momentum  

P=  mv  

Impulse  

I=  Favg  *  ∆t  =  ∆p    

∆p  =  mvf  -­‐  mvi  

Impulse  

Mo8on  of  a   Velocity   system  of  par8cle   Vf=  √vi2+2(h-­‐y)   from  change   about  cm   in  height   Inelas8c  Collision   Elas8c  Collision  in   m1v1i  +  m2v2i  =  (m1+m2)vf   v1i  –  v2i  =  v2f  –  v1f   in  One  Dimension   One  Dimension      2m2       m1-­‐m2    m2-­‐m1        2m1       One  D   vif  =  m          +m              v1i    +    m          +m                v2i     v2f  =  m vf  –  vi  =  ve  ln(mi/mf)     Rocket            +m              v1i    +    m          +m                    v2i     1 2   1 2   Propulsion   1 2   Results   1 2   Rota#ons  of  a  Rigid  Object   Change  in   Change  in   Change   2     2 2   Angular   Angular   Θ  =  Θo  +  ωt  +  ½  αt ω  =  ωo  +  αt   ω  =  ωo  +  2αΘ   in  angle   Velocity   Velocity   Θ  =  ½  (ω  +  ωo)t   Elas8c  Collision  in   Ma =  ∑F cm i   One  Dimension  

∆vi=  -­‐∆vf    

Tangen8al Linear   at  =  αr   velocity  

v  =  ωr  

Radial   Accelera8on  

ar  =  ω2r   τ=  r*F    

Tangen8al   atotal  =  √(r2α2  +  r2ω2)   Linear   accelera8on  

torque   τ=  rFsinθ  

torque   τ=  Iα  

Moments  of  Iner8a   Hoops:  MR2

 Solid  Cylinder:  ½  MR2

Hollow  Cylinder:  1/2M(R12-­‐R22)

Angular  Momentum   L=  Ioωo   Gravita#on   U(r)=  -­‐GMm   r  

 

x(t)=  Acos(ωt+φo)  

Ipa=  Icm  +  MD2  

 RodEnd:  1/3ML2

 Rectangular  Plate:  1/12M(a2+b2)

Angular   Momentum   conserved  

L=  r  x  p  

Parallel  Axis   Theorem   Power  of   torque  

Work  done   P=τω     by  torque  

torque   W=  τΘ  

 Rodcentre:  1/12ML2  

Gravita8onal   2   T2=    4π              r3     Poten8al   GM   Energy  

Oscillatory  Mo#on  

Iner8a  of   Pointmass  

Ipointmass=  mr2  

Rota8onal Kine8c   Energy  

Linear   K  =  ½  Iω2   accelera8on   tot

 

 

 Solid  Sphere:  2/5MR2  

 Spherical  Shell:  2/3MR2

   

Angular  Momentum   in  Linear  Mo8on  

Planetary   Mo8on   Etotal=  -­‐GMm   2r   (Kepler’s)  

Sinusoidal  displacement   A-­‐amplitude,  φ-­‐  loca8on   of  mass  @  t=0,   ω=  natural  frequency  

Energy  in   Orbital   vescape=  √2GM   r   Mo8on   Universal  Gravita8on  Constant:  6.67x10-­‐11Nm2/kg  

v(t)=  -­‐ωAsin(ωt+φo)  

a(t)=  -­‐ωA2cos(ωt+φo)  

Hooke’s   Mass  on   Pendulum   F=  -­‐kA   Period   f=      1       ω=√(g/L)   frequency   ω=√(k/m)   Law   spring   T   Waves  &  Sound  (Longitudinal  Wave)   Shape  of  wave   Speed  of   Speed  of   Speed  of   y(x,t)=  Asin(kx-­‐ωt+φo)   k=  2π/λ   v=  fλ   ω=  2π/T   func8on   wave   wave   wave   Speed  of  wave   Power  of   Energy  of   Beat   2 2   P=  ½  μω2A2v   v=  √(T/μ)   f =   a bs(f -­‐ f (string)  μ=  mass/ Eλ=  ½  μω A λ beat 1 2   wave   wave   freq.   length   Frequency  of  open  air   Frequency  of   Beats   fn=  n(v/2L)   fn=  n(v/4L)   β=  10log(I/Io)     column  (&  string  wave)   closed  air  column   T=  2π   ω  

v_____   sound  ±  vobs   f’=  f(  v  sound                  ±          v    source                )  

1_____   +/-­‐  if  source  &  observer     f’=   f (                                  /v        sound              )   1  ±  vsource moving  toward  eachother  

If  source  moves  toward  (-­‐)   or  away  (+)  from  observer