物理

波茲曼常數

波茲曼常數 (Boltznmann Constant)
國立臺南第一高級中學物理科汪登隴老師/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

波茲曼常數是關於溫度及能量的物理常數,常用 $$k$$ 或 $$k_B$$ 表示。路德維希‧波茲曼(Ludwig Boltzmann)是一個奧地利的物理學家,在統計力學的理論有重大貢獻,以其為名作為紀念的波茲曼常數在此領域相應地具有相當重要的地位。

$$\displaystyle k=\frac{R}{N_A}$$

能量守恆簡介(Introduction in Conservation of Energy)

能量守恆簡介(Introduction in Conservation of Energy)
國立台灣師範大學附屬高級中學物理科陳智勝老師/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

能量守恆定律是物理學上的經驗定律。它所表明的意義:在一個孤立系統(isolated system)之中,隨著時間的推移,能量的總額保持不變。這個定律是指能量只能從一種形式轉變成另一種形式,能量不能被創造或是消滅。在封閉系統中,我們對於能量所能做的,僅僅是改變它的型態,例如將化學能轉變成動能。

功與能的轉換和能量守恆定律

功與能的轉換和能量守恆定律 (Energy-Work Transformations and Law of Conservation of Energy)
國立彰化高級中學物理科劉翠鵑老師/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

能量守恆定律是物理學上的一個經驗定律,說明孤立系統中的總能量不會隨時間改變,也就是說能量不會無故產生也不會憑空消失,它只能從一種形式轉變成另一種形式。

但是根據熱力學第二定律,熱能轉換成其他形式能量的過程,還須考慮能量的轉換效率。

舉例來說,當油跟氧氣反應時位能會被釋放出來,因為比起油和氧氣中的化學鍵,產物中形成新的鍵結作用更強。過程中能量可直接轉換成電能(如燃料電池),或轉變成熱能(若油只是燃燒)。油燃燒過程中產生熱能,熱能可以藉由推動活塞或渦輪機、發電機等裝置轉化為力學能或是電能,但是這過程必然會伴隨著熱能的散逸、廢熱的產生與機械的摩擦而使熱能不能夠百分之百的轉換。

行星重力位能與動能間的關聯性(Association of Planetary Gravitational Potential Energy and Kinetic Energy)

行星重力位能與動能間的關聯性(Association of Planetary Gravitational Potential Energy and Kinetic Energy)
國立台灣師範大學附屬高級中學物理科陳智勝老師/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

在均勻重力場之下,重力位能為 $$mgh$$,其中 $$m$$ 為物體質量,$$g$$ 為重力場強度,$$h$$ 為距離零位面的高度。

但實際上 $$g$$ 值會隨著距地表的距離而改變,因此物理學上重新定義重力位能的一般式為:$$-\frac{GMm}{R}$$,其中 $$M$$、$$m$$ 為兩質點的質量,$$R$$ 為質點間的距離,$$G$$ 為重力常數。該式定義兩質點相距無窮遠處的重力位能為零。

保守力

保守力 (Conservative Force)
國立臺南第一高級中學物理科汪登隴老師/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

運動中的粒子若只受保守力作用,則在兩點之間所作的功與路徑無關。若粒子運動的軌跡是封閉的,則保守力作功必然為零。對於保守力而言,吾人可賦予空間每一點某個數值,稱之位能 (potential energy),以至當一個物體由一個位置移動至另一個位置時,保守力改變物體的位能,而與路徑無關。重力是保守力常見的例子,而摩擦力則是常見的非保守力。

逆風行駛帆船

逆風行駛帆船 (Sloop)
國立彰化高級中學物理科賴文哲老師/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

帆船是船的一種,基本上是以任何材料來操縱風力使船航行的,就叫做帆船。帆船的種類及構造有很多,風帆的作用在於承受風力,藉以使船前進。早期的帆船在順風時揚帆前進,逆風時就要收帆靠船槳划動來讓船前進,這些船隻航行於大海上,往往要靠依照季節改變方向的貿易風,才能有去有回。

變質量運動—火箭(Rocket)

變質量運動—火箭(Rocket)
國立彰化高級中學物理科賴文哲老師/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

假設火箭在不受重力及空氣阻力作用下,作一維加速度運動,令任一時間 $$t$$ 的火箭質量為 $$m$$ 速度為 $$v$$,經過時間 $$dt$$ 後,火箭質量為 $$m+dm$$ 速度為 $$v+dv$$,火箭廢氣噴出的速度相對於慣性座標觀察者的速度為 $$u$$,由噴氣前後動量守恆,($$v_{rel}$$、$$u$$、$$v$$ 符號法則相同,$$dm$$ 為負值、$$dv$$ 為正值)

剛體 〈Rigid Body〉

剛體 〈Rigid Body〉
台北市立第一女子高級中學96級林妏霙/台北市立第一女子高級中學物理科黃克雄老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯

剛體的定義:
具有一定大小與形狀的物體,組成此物體的每個質點之間的相對位置是固定的。因此不管在任何一種情況下,只要知道剛體上任意兩點的運動情形,則整個剛體的運動即可完全掌控。

國際度量衡局 〈The International Bureau of Weights and Measures〉

國際度量衡局 〈The International Bureau of Weights and Measures〉
台北市立第一女子高級中學96級許嘉容/台北市立第一女子高級中學物理科黃克雄老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯

國際度量衡局(BIPM) 位於巴黎近郊的塞佛爾(Sevres)市,是一個永久性的科技實驗室,成立的宗旨是在確保計量科學的發展及國際度量衡標準的一致化。

1884 年,一座名為observatoire(法文,即觀測所)的實驗大樓成立,為BIPM的前身;1889年,第一次的「重量及測量會議」召開;1992年, 來自Rockerfeller基金會的一筆捐獻,使得觀測所得以擴充;此後,更多的研究大樓紛紛成立,組織成為國際度量衡局。

馬赫(1838~1916) 〈Ernst Mach〉

馬赫(1838~1916) 〈Ernst Mach〉
台北市立第一女子高級中學96級林妏霙/台北市立第一女子高級中學物理科黃克雄老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯

物理中提到馬赫時,多半與速度有點關係,且多應用於航太方面。這些「馬赫名詞」的命名是為了紀念奧地利學者馬赫。以馬赫命名的術語,在空氣動力學中相當廣泛地被使用。

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