⚛️ Інтерактивна Симуляція Фізики

Досліджуйте механіку, електрику та оптику через інтерактивні симуляції

Ласкаво просимо до світу фізики!

Фізика - це наука про природу, яка вивчає матерію, енергію та їх взаємодію. На цій сторінці ви зможете інтерактивно досліджувати основні фізичні концепції через практичні симуляції та розрахунки.

Використовуйте інструменти нижче для моделювання руху, електричних явищ та оптичних ефектів. Кожна симуляція допоможе вам краще зрозуміти фундаментальні закони фізики.

1. Симуляція Кінематики

Кінематика вивчає рух тіл без урахування сил. Введіть початкову швидкість, прискорення та час для розрахунку переміщення та кінцевої швидкості.
s = v₀t + ½at²

2. Симуляція Енергії

Енергія - це здатність виконувати роботу. Розрахуйте кінетичну та потенційну енергію об'єкта, знаючи його масу, швидкість та висоту.
E = Ek + Ep

3. Симуляція Електричного Кола

Закон Ома описує співвідношення між напругою, струмом та опором. Розрахуйте параметри електричного кола.
U = I × R

4. Симуляція Хвиль

Хвилі - це коливання, що поширюються в просторі. Введіть частоту та довжину хвилі для розрахунку швидкості поширення.
v = f × λ

5. Симуляція Гравітації

Закон всесвітнього тяжіння Ньютона описує силу притягання між двома тілами. Розрахуйте гравітаційну силу між двома об'єктами.
F = G × (m₁ × m₂) / r²

📚 Стаття: Основи Фізики

Що таке фізика?

Фізика - це фундаментальна природнича наука, яка вивчає природу та властивості матерії та енергії. Фізика намагається зрозуміти, як працює Всесвіт, від найменших частинок до найбільших галактик.

Механіка

Механіка - це розділ фізики, який вивчає рух тіл та дію на них сил. Вона поділяється на кінематику (опис руху) та динаміку (причини руху).

  • Кінематика: Вивчає рух без урахування причин. Основні рівняння: v = v₀ + at, s = v₀t + ½at²
  • Динаміка: Вивчає причини руху. Другий закон Ньютона: F = ma
  • Енергія: Кінетична енергія Ek = ½mv², потенційна енергія Ep = mgh

Електрика

Електрика вивчає електричні явища та їх застосування. Основні концепції включають електричний струм, напругу, опір та потужність.

  • Закон Ома: U = I × R, де U - напруга, I - струм, R - опір
  • Потужність: P = U × I = I²R = U²/R
  • Електрична енергія: W = P × t

Оптика

Оптика вивчає світло та його взаємодію з матерією. Вона включає відбиття, заломлення, дифракцію та інтерференцію світла.

  • Закон відбиття: Кут падіння дорівнює куту відбиття
  • Закон заломлення (Снелла): n₁sin(θ₁) = n₂sin(θ₂)
  • Швидкість світла: c = 3 × 10⁸ м/с у вакуумі

Хвилі

Хвилі - це коливання, що поширюються в просторі. Вони можуть бути механічними (звук) або електромагнітними (світло).

  • Швидкість хвилі: v = f × λ, де f - частота, λ - довжина хвилі
  • Період: T = 1/f
  • Частота: f = 1/T

Гравітація

Гравітація - це сила притягання між об'єктами з масою. Закон всесвітнього тяжіння Ньютона описує цю силу.

  • Закон всесвітнього тяжіння: F = G × (m₁ × m₂) / r²
  • Гравітаційна стала: G = 6.674 × 10⁻¹¹ Н·м²/кг²
  • Прискорення вільного падіння: g = 9.8 м/с² (на Землі)

Застосування Фізики

Фізика має численні практичні застосування:

  • Технології: Електроніка, комп'ютери, телекомунікації
  • Медицина: Рентген, МРТ, ультразвук
  • Енергетика: Сонячні панелі, вітрові турбіни, атомні електростанції
  • Транспорт: Автомобілі, літаки, космічні кораблі
  • Будівництво: Архітектура, інженерія, матеріалознавство

❓ Часті Питання (FAQ)

1. Що таке кінематика?
Кінематика - це розділ механіки, який вивчає рух тіл без урахування сил, що викликають цей рух. Вона описує положення, швидкість та прискорення об'єктів.
2. Що таке закон Ома?
Закон Ома стверджує, що струм в провіднику прямо пропорційний напрузі та обернено пропорційний опору: I = U/R. Це один з найважливіших законів електротехніки.
3. Яка різниця між кінетичною та потенційною енергією?
Кінетична енергія - це енергія руху (Ek = ½mv²), а потенційна енергія - це енергія положення або конфігурації (Ep = mgh для гравітаційної потенційної енергії).
4. Що таке частота хвилі?
Частота - це кількість коливань або циклів хвилі за одиницю часу. Вимірюється в герцах (Гц). Частота пов'язана з періодом: f = 1/T.
5. Як працює гравітація?
Гравітація - це сила притягання між двома об'єктами з масою. Сила пропорційна добутку мас та обернено пропорційна квадрату відстані між ними: F = G(m₁m₂)/r².
6. Що таке прискорення?
Прискорення - це швидкість зміни швидкості. Воно вимірюється в м/с². Якщо об'єкт рухається з постійним прискоренням, його швидкість змінюється рівномірно.
7. Як розрахувати потужність електричного кола?
Потужність можна розрахувати кількома способами: P = U × I, P = I²R, або P = U²/R. Потужність вимірюється у ватах (Вт) та показує, скільки енергії споживається за одиницю часу.
8. Що таке довжина хвилі?
Довжина хвилі - це відстань між двома послідовними точками хвилі, що знаходяться в однаковій фазі (наприклад, між двома гребенями). Позначається λ та вимірюється в метрах.
9. Як працює закон збереження енергії?
Закон збереження енергії стверджує, що енергія не може бути створена або знищена, тільки перетворена з однієї форми в іншу. Загальна енергія ізольованої системи залишається постійною.
10. Що таке сила?
Сила - це векторна величина, яка викликає зміну швидкості об'єкта (прискорення). Згідно з другим законом Ньютона: F = ma, де F - сила, m - маса, a - прискорення. Сила вимірюється в ньютонах (Н).

📖 Посібник з Прикладами

Приклад 1: Розрахунок переміщення

Задача:

Автомобіль рухається з початковою швидкістю 20 м/с та прискоренням 3 м/с². Яке переміщення за 5 секунд?

Рішення:

Використовуємо формулу: s = v₀t + ½at²

s = 20 × 5 + ½ × 3 × 5²
s = 100 + ½ × 3 × 25
s = 100 + 37.5 = 137.5 м

Відповідь: Переміщення дорівнює 137.5 метра.

Приклад 2: Розрахунок енергії

Задача:

Об'єкт масою 5 кг знаходиться на висоті 10 м та рухається зі швидкістю 4 м/с. Знайдіть загальну механічну енергію.

Рішення:

Ek = ½mv², Ep = mgh, E = Ek + Ep

Ek = ½ × 5 × 4² = ½ × 5 × 16 = 40 Дж
Ep = 5 × 9.8 × 10 = 490 Дж
E = 40 + 490 = 530 Дж

Відповідь: Загальна енергія дорівнює 530 джоулів.

Приклад 3: Закон Ома

Задача:

У колі з напругою 24 В та опором 8 Ом знайдіть силу струму.

Рішення:

Використовуємо закон Ома: I = U/R

I = 24 / 8 = 3 А

Відповідь: Сила струму дорівнює 3 ампери.

Приклад 4: Розрахунок швидкості хвилі

Задача:

Хвиля має частоту 500 Гц та довжину хвилі 0.68 м. Знайдіть швидкість поширення.

Рішення:

Використовуємо формулу: v = f × λ

v = 500 × 0.68 = 340 м/с

Відповідь: Швидкість хвилі дорівнює 340 м/с (швидкість звуку в повітрі).

Приклад 5: Гравітаційна сила

Задача:

Два об'єкти масою 1000 кг кожен знаходяться на відстані 5 м один від одного. Знайдіть силу гравітаційного притягання.

Рішення:

Використовуємо закон всесвітнього тяжіння: F = G(m₁m₂)/r²

F = 6.674×10⁻¹¹ × (1000 × 1000) / 5²
F = 6.674×10⁻¹¹ × 1,000,000 / 25
F = 6.674×10⁻¹¹ × 40,000 = 2.67×10⁻⁶ Н

Відповідь: Сила притягання дорівнює 2.67×10⁻⁶ ньютонів.