Калькуляторы физики: движение, силы и энергия

Используйте эти калькуляторы физики для решения задач, связанных с движением, силами, энергией, волнами, жидкостями и многим другим. Находите значения ускорения, давления или работы, а также разбирайте конкретные задачи с помощью калькуляторов движения тела, брошенного под углом, момента силы, свободного падения и кинетической энергии.Студенты могут проверять домашние задания, преподаватели — готовить примеры, а инженеры — делать быстрые расчёты. Такие инструменты, как калькуляторы эффекта Доплера, уравнения Бернулли, закона Кулона и формулы тонкой линзы, помогут с темами, выходящими за рамки базовой механики. Выберите калькулятор ниже, введите известные значения и найдите нужную величину.

Механика 65

Перегрузка

Введите ускорение в м/с², фут/с², g или км/ч в секунду — и калькулятор переведёт его в перегрузку, то есть нагрузку, выраженную в единицах ускорения свободного падения.

Гидростатическое давление

Рассчитайте гидростатическое давление на любой глубине в воде или другой жидкости. Введите глубину, плотность жидкости и ускорение свободного падения, чтобы получить избыточное и абсолютное давление в кПа, бар, psi, атм и мм рт. ст.

Плотность

Вычислите плотность по массе и объёму или найдите массу или объём, если плотность известна. Поддерживаются кг, г, фунты, л, м³, галлоны и другие единицы с мгновенным пересчётом.

Крутящий момент

Рассчитайте крутящий момент, силу или длину плеча рычага по формуле τ = r · F · sin(θ). Введите любые две величины и угол — и получите результат в Н·м, lb·ft или кгс·м.

Передаточное отношение

Рассчитайте передаточное отношение по числу зубьев, диаметрам колёс или измеренным оборотам и сразу получите выходную скорость, выходной момент и мощность зубчатой пары.

Свободное падение

Рассчитайте время свободного падения, скорость удара и пройденное расстояние по высоте, времени или конечной скорости. Введите любое известное значение, начальную скорость и ускорение свободного падения, чтобы мгновенно получить результат.

Момент инерции

Вычислите момент инерции (осевой момент инерции массы) для стержней, дисков, обручей, шаров, пластин и точечных масс. Выберите фигуру и ось, введите массу и размеры — и получите I в кг·м², а также радиус инерции.

Удельный вес

Введите плотность (или массу и объём) и мгновенно получите удельный вес относительно воды, морской воды, воздуха или произвольного эталона, а также плотность, пересчитанную в распространённые единицы.

Преимущество рычага

Рассчитайте механическое преимущество рычага и необходимое усилие для подъёма груза. Введите плечо усилия, плечо груза и, при желании, вес груза и прикладываемую вами силу.

Угловая скорость

Вычислите угловую скорость по угловому перемещению и времени или по линейной скорости и радиусу. Введите свои значения и получите результат в рад/с, об/мин, градусах в секунду, а также период и частоту.

Масса

Вычислите массу тела по силе и ускорению, используя второй закон Ньютона. Введите силу в ньютонах и ускорение в м/с², чтобы мгновенно получить массу в килограммах.

Ускорение

Рассчитайте ускорение по второму закону Ньютона: введите приложенную силу в ньютонах и массу объекта в килограммах — калькулятор вернёт ускорение в м/с².

Полиспаст: выигрыш в силе

Укажите количество ветвей верёвки, поддерживающих груз, чтобы найти механический выигрыш системы блоков (полиспаста). При желании добавьте вес груза, КПД и высоту подъёма, чтобы получить необходимое усилие и длину вытягиваемой верёвки.

Сила трения

Вычислите силу трения по коэффициенту трения и силе нормальной реакции, либо найдите μ или N. Введите два известных значения и мгновенно получите результат для любой задачи о контактирующих поверхностях.

Центростремительная сила

Вычислите центростремительную силу, массу, скорость или радиус для тела, движущегося по окружности. Введите известные значения, выберите искомую величину и мгновенно получите результат в единицах СИ.

Математический маятник

Вычислите период колебаний математического маятника по его длине и ускорению свободного падения или найдите длину для заданного периода. Введите известное значение и получите период, частоту и число качаний в минуту.

Подъёмная сила

Рассчитайте аэродинамическую подъёмную силу по плотности среды, скорости потока, коэффициенту подъёмной силы и площади крыла. Введите свои значения, выберите единицы измерения и мгновенно получите результат в ньютонах, lbf и кгс.

Вес на планетах

Введите свою массу или вес на Земле и мгновенно узнайте, сколько вы будете весить на Луне, Марсе, Юпитере, Солнце, Плутоне и на любой другой планете Солнечной системы.

Кинетическая энергия

Вычислите кинетическую энергию движущегося объекта по его массе и скорости по формуле KE = ½mv². Введите значения в кг и м/с, чтобы мгновенно получить результат в джоулях.

Орбитальная скорость

Рассчитайте скорость, необходимую для круговой орбиты вокруг Земли, Луны, Марса, Юпитера, Солнца или произвольного небесного тела. Введите высоту или радиус орбиты и получите орбитальную скорость, период обращения и длину орбиты.

Конечная скорость

Вычислите конечную скорость падения тела по его массе, коэффициенту лобового сопротивления, плотности воздуха, площади поперечного сечения и ускорению свободного падения. Введите значения и получите максимальную скорость падения в м/с, км/ч, mph и других единицах.

Напряжение и деформация

Рассчитайте условное напряжение, деформацию и удлинение по приложенной силе, площади поперечного сечения и длинам элемента. Введите силу, площадь, начальную и деформированную длину, чтобы получить напряжение в МПа/psi, деформацию и ΔL.

Средняя скорость

Рассчитайте среднюю скорость по общему расстоянию и общему времени поездки или введите несколько участков с расстояниями и временем. Результат выводится в м/с, км/ч и mph, а при вводе участков — также средняя скорость перемещения.

Уравнение Циолковского

Вычислите идеальную дельта-v ракеты по уравнению Циолковского. Введите скорость истечения (или удельный импульс), начальную массу с топливом и конечную сухую массу.

Закон Гука

Вычислите силу упругости, жёсткость пружины или удлинение по закону Гука (F = k·x). Введите две известные величины, выберите единицы измерения и мгновенно получите третью.

Модуль Юнга

Вычислите модуль упругости Юнга по напряжению и деформации или по силе, площади поперечного сечения и изменению длины. Результат в GPa, MPa, Pa и psi.

Уравнение Бернулли

Решите уравнение Бернулли относительно недостающего давления, скорости или высоты во второй точке линии тока. Введите все условия в точке 1, оставьте одно поле точки 2 пустым — и калькулятор найдёт неизвестную величину.

Давление

Вычислите давление по силе и площади (или найдите силу или площадь) по формуле P = F / A. Введите любые два известных значения, выберите единицы измерения и получите результат в Па, кПа, бар, psi и других единицах.

Движение тела под углом к горизонту

Вычислите время полёта, максимальную высоту, дальность полёта и скорость в момент падения по начальной скорости, углу бросания, начальной высоте и ускорению свободного падения. Поддерживаются единицы м/с, км/ч, фут/с, мили в час и разные значения g.

Скорость волны

Вычислите скорость волны, длину волны или частоту по двум другим значениям с помощью волнового уравнения v = f·λ. Введите любые две величины, выберите единицы измерения — недостающая будет найдена мгновенно.

Угловое ускорение

Вычислите угловое ускорение (α) по изменению угловой скорости за время или по крутящему моменту и моменту инерции. Введите значения в любых единицах и получите результат в рад/с², об/мин в секунду и других единицах.

Формула линзы

Решите уравнение тонкой линзы 1/f = 1/do + 1/di для расстояния до изображения, расстояния до предмета или фокусного расстояния. Введите любые два известных значения и получите третье, а также тип изображения, увеличение и высоту изображения.

Натяжение верёвок

Рассчитайте натяжение одной верёвки или двух верёвок, расположенных под одинаковыми углами и удерживающих груз. Введите массу, ускорение и угол, чтобы получить натяжение в ньютонах.

Тормозной путь

Рассчитайте полный тормозной путь автомобиля по скорости, времени реакции водителя, сцеплению с дорогой и уклону. Введите свои значения, чтобы увидеть путь реакции, тормозной путь и общий путь в метрах и футах.

Импульс

Вычислите импульс, массу или скорость по формуле p = mv. Введите любые два из трёх значений, выберите единицы измерения и мгновенно получите результат в кг·м/с.

Линейное тепловое расширение

Узнайте, насколько материал удлинится или укоротится при изменении температуры. Введите начальную длину, коэффициент расширения и изменение температуры — получите ΔL и конечную длину.

Увеличение

Введите высоты предмета и изображения или их расстояния от линзы или зеркала, чтобы получить линейное увеличение, размер изображения и узнать, прямое оно или перевёрнутое.

Вторая космическая скорость

Рассчитайте вторую космическую скорость для Земли, Луны, Марса, Солнца или любого другого тела по его массе и радиусу по формуле vₑ = √(2GM/R). Результат в км/с, м/с, mph и других единицах, а также ускорение свободного падения на поверхности.

Магнитное поле прямого провода

Рассчитайте индукцию магнитного поля вокруг длинного прямого провода с током по закону Ампера. Укажите силу тока, расстояние до провода и, при необходимости, относительную магнитную проницаемость — результат будет выражен в мкТл, мТл, Тл или гауссах.

Наклонная плоскость

Вычислите ускорение тела, соскальзывающего по наклонной плоскости, по углу наклона и коэффициенту трения — или найдите угол либо коэффициент трения, если ускорение известно.

Выталкивающая сила

Рассчитайте выталкивающую силу, действующую на тело, по плотности жидкости, вытесненному объёму и ускорению свободного падения — в соответствии с законом Архимеда. При желании введите вес тела, чтобы узнать его кажущийся вес и определить, будет оно плавать или тонуть.

Баллистический маятник

Рассчитайте скорость снаряда по опыту с баллистическим маятником. Введите массу снаряда и маятника, а также высоту подъёма или угол отклонения и длину маятника.

Конечная скорость

Вычислите конечную скорость, начальную скорость, ускорение или время по кинематическому уравнению v = u + at. Введите любые три значения, и калькулятор найдёт четвёртое; поддерживаются единицы м/с, км/ч, с и мин.

Магнитная сила, действующая на заряд

Вычислите магнитную (лоренцовскую) силу, действующую на заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле. Введите заряд, скорость, индукцию поля и угол между скоростью и полем — и получите силу в ньютонах.

Перемещение

Вычислите перемещение, начальную скорость, ускорение или время по кинематическому уравнению s = ut + ½at². Выберите искомую величину, введите известные значения и мгновенно получите ответ.

Сила лобового сопротивления

Рассчитайте силу сопротивления, действующую на объект, движущийся в воздухе или воде. Введите плотность среды, относительную скорость, коэффициент лобового сопротивления и лобовую площадь — и получите силу противодействия и мощность, необходимую для её преодоления.

Калькулятор потенциальной энергии упругой деформации

Вычислите потенциальную энергию упругой деформации пружины по её жёсткости и смещению либо найдите k или x, если энергия известна. Поддерживаются единицы Н/м, Н/см, м, см и мм.

Механический КПД

Введите работу, энергию или мощность, которые вы подаёте на машину, и то, что получаете от неё, — калькулятор рассчитает механический КПД в процентах, а также потери энергии.

Машина Этвуда

Вычислите ускорение и натяжение нити в машине Этвуда. Введите две массы (кг или г) и ускорение свободного падения, чтобы мгновенно решить эту классическую систему из двух грузов и блока.

Неупругое столкновение

Вычислите конечную скорость и потери кинетической энергии при абсолютно неупругом столкновении в одномерном случае. Введите массы и начальные скорости обоих тел, чтобы найти скорость объединённой массы после удара и рассеянную энергию.

Закон Снеллиуса

Введите угол падения и показатели преломления двух сред, чтобы найти угол преломления по закону Снеллиуса. Калькулятор также определяет предельный угол и предупреждает о полном внутреннем отражении.

Калькулятор импульса

Вычислите импульс (J = F·Δt), силу или интервал времени по двум другим значениям. Введите силу в Н или кН и время в с или мс — полезно для задач об импульсе и столкновениях в физике и технике.

Кинематические уравнения

Найдите любую неизвестную величину в движении с постоянным ускорением. Введите известные значения, выберите искомую переменную — начальную скорость, конечную скорость, ускорение, время или перемещение — и получите мгновенный ответ по формулам СУВАТ.

Вираж

Рассчитайте идеальную скорость на вираже по его радиусу и углу наклона, а также максимальную и минимальную безопасную скорость с учётом трения шин. Введите радиус, угол и коэффициент трения, чтобы получить результат в км/ч, mph и м/с.

Магнитное поле соленоида

Рассчитайте индукцию магнитного поля (в мТл, Тл или гауссах) внутри соленоида по силе тока, числу витков, длине обмотки и проницаемости сердечника по формуле B = μ₀μᵣNI/L.

Потенциальная энергия

Вычислите гравитационную потенциальную энергию по массе, высоте и ускорению свободного падения. Введите значения в кг, м и м/с² и мгновенно получите результат в джоулях.

Преимущество винта

Рассчитайте идеальное механическое преимущество винта по ходу его резьбы и радиусу рукоятки. Введите радиус рычага, шаг резьбы и, при желании, приложенную силу, чтобы узнать осевую силу, которую может создать винт.

Сохранение энергии

Этот калькулятор применяет закон сохранения механической энергии для сравнения двух состояний движущегося объекта. Введите массу, высоту и скорость в состоянии 1 и высоту в состоянии 2, чтобы найти скорость в состоянии 2 и убедиться, что полная энергия сохраняется.

Угловое ускорение

Вычислите угловое ускорение (α) в рад/с² по изменению угловой скорости за время или по моменту силы и моменту инерции. Введите известные значения и получите мгновенное преобразование единиц.

Момент импульса

Вычислите момент импульса L по моменту инерции и угловой скорости или по данным материальной точки (масса, скорость, радиус). Введите значения в любых единицах и получите L в кг·м²/с (Дж·с).

Электрическое поле точечного заряда

Вычислите напряжённость электрического поля, создаваемого точечным зарядом, на любом расстоянии. Введите заряд Q, расстояние r и относительную диэлектрическую проницаемость среды — результат выдаётся в Н/Кл и В/м.

Эффект Доплера

Вычислите частоту звука, которую вы слышите, когда источник или наблюдатель движется. Введите частоту источника, обе скорости и скорость волны, чтобы получить воспринимаемую высоту тона при сближении и удалении.

Упругое столкновение (1D)

Вычислите конечные скорости двух тел после одномерного упругого столкновения. Введите массы и начальные скорости обоих тел — калькулятор применит законы сохранения импульса и кинетической энергии.

Закон Кулона

Вычислите электростатическую силу между двумя точечными зарядами по закону Кулона. Введите два заряда (нКл, мкКл, мКл, Кл или e), расстояние между ними — и получите силу в ньютонах и её направление.

Кинетическая энергия вращения

Вычислите кинетическую энергию вращения вращающегося тела или маховика по моменту инерции и угловой скорости либо по массе и радиусу однородного диска. При необходимости добавьте поступательную кинетическую энергию для катящихся тел.

Энергия и работа 8

Адиабатический процесс

Рассчитайте конечное давление, объём и температуру идеального газа после обратимого адиабатического (изоэнтропного) сжатия или расширения. Введите начальное состояние, одну конечную величину и показатель адиабаты γ.

Плоский конденсатор

Рассчитайте ёмкость плоского конденсатора по площади пластин, расстоянию между ними и диэлектрической проницаемости. Введите площадь перекрытия, зазор и относительную диэлектрическую проницаемость — результат будет в фарадах, мкФ, нФ и пФ.

Закон охлаждения Ньютона

Оцените, как быстро предмет остывает или нагревается до температуры окружающей среды. Введите начальную и окружающую температуры, постоянную охлаждения k и прошедшее время — узнайте температуру предмета, а также время, за которое он достигнет любой заданной температуры.

Потенциал точечного заряда

Рассчитайте электрический потенциал V на любом расстоянии от точечного заряда. Введите заряд-источник Q, расстояние r и относительную диэлектрическую проницаемость среды — результат будет выдан в вольтах и киловольтах.

Конвективная теплоотдача

Рассчитайте тепловой поток при конвекции q = h · A · ΔT между поверхностью и движущейся средой. Введите коэффициент теплоотдачи, площадь поверхности и разность температур — результат в ваттах, кВт, БТЕ/ч и других единицах.

Закон Фарадея

Рассчитайте ЭДС индукции (напряжение) при изменении магнитного потока по закону Фарадея. Введите число витков катушки, изменение потока ΔΦ и промежуток времени Δt.

КПД Карно

Введите температуры горячего и холодного резервуаров, чтобы определить максимально возможный теоретический КПД (КПД Карно) тепловой машины, а также отношение температур и холодильные коэффициенты для холодильника и теплового насоса.

Магнитный поток через контур

Рассчитайте магнитный поток через контур, зная индукцию поля (B), площадь контура (A) и угол к нормали поверхности. Вводите значения в любых единицах — результат получите в веберах, милливеберах и микровеберах.

Волны и оптика 6

Число Маха

Укажите скорость объекта и местную скорость звука — и получите число Маха, перевод скорости в другие единицы, угол конуса Маха и режим обтекания (дозвуковой, трансзвуковой, сверхзвуковой, гиперзвуковой).

Уровень интенсивности звука

Переводите интенсивность звука из Вт/м² в уровень в децибелах (дБ) относительно стандартного порога слышимости 10⁻¹² Вт/м². При необходимости сравните два звука и узнайте разницу их уровней.

Частота биений

Введите частоты двух близких тонов в Гц, кГц, МГц или об/мин, чтобы найти частоту биений, период биений, воспринимаемую высоту тона и интервал в центах. Удобно для настройки инструментов на слух.

Дифракционная решётка

Вычислите угол дифракции спектральной линии по длине волны, плотности штрихов решётки и порядку дифракции. Введите значения — калькулятор решит уравнение решётки и перечислит все наблюдаемые порядки.

Интерференция на двух щелях

Рассчитайте ширину интерференционной полосы и положение светлых полос в опыте Юнга с двумя щелями. Введите длину волны, расстояние между щелями, расстояние до экрана и порядок полосы.

Закон Малюса

Вычислите, сколько линейно поляризованного света проходит через поляризатор, по закону Малюса. Введите интенсивность падающего света и угол между направлением поляризации и осью анализатора.

Гравитация и космос 2

Гомановский переход

Вычислите оба импульса, суммарное Δv и время гомановского перехода между двумя компланарными круговыми орбитами. Введите гравитационный параметр и радиусы двух орбит.

Радиус Шварцшильда

Введите массу в килограммах, тоннах, массах Земли или массах Солнца — и узнайте её радиус Шварцшильда, то есть размер горизонта событий, который этот объект имел бы в качестве чёрной дыры, вместе с пояснением результата.

Жидкости и газы 2

Давление Лапласа

Рассчитайте давление Лапласа (избыточное давление) внутри капли, мыльного пузыря или цилиндрической поверхности жидкости. Введите коэффициент поверхностного натяжения и радиус кривизны — результат будет в Па, кПа, psi, мм рт. ст. и других единицах.

Число Фруда

Введите скорость потока, глубину и ускорение свободного падения, чтобы вычислить число Фруда и определить, является ли ваш поток в открытом русле докритическим, критическим или сверхкритическим, — с данными о критической скорости.