5059 Physics Notes

THEME ​ ​ 1: ​ ​ GENERAL ​ ​ PHYSICS 1 Chapter ​ ​ 1: ​ ​ Measurements 1 Chapter ​ ​ 2: ​ ​ Kinematics 2 Chapter ​ ​ 3: ​ ​ Forces 3 Chapter ​ ​ 4: ​ ​ Mass, ​ ​ Weight ​ ​ and ​ ​ Density 4 Chapter ​ ​ 5: ​ ​ Turning ​ ​ effect ​ ​ of ​ ​ Forces 4 Chapter ​ ​ 6: ​ ​ Energy, ​ ​ Work ​ ​ and ​ ​ Power 5 Chapter ​ ​ 7:Pressure 6 THEME ​ ​ II: ​ ​ THERMAL ​ ​ PHYSICS 8 Chapter ​ ​ 8: ​ ​ Temperature 8 Chapter ​ ​ 9: ​ ​ Kinetic ​ ​ Model ​ ​ of ​ ​ Matter 10 Chapter ​ ​ 10: ​ ​ Transfer ​ ​ of ​ ​ Thermal ​ ​ Energy 11 Chapter ​ ​ 11: ​ ​ Thermal ​ ​ Properties ​ ​ of ​ ​ Matter 12 THEME ​ ​ III: ​ ​ LIGHT, ​ ​ WAVES ​ ​ & ​ ​ SOUND 15 Chapter ​ ​ 12: ​ ​ Light 15 Chapter ​ ​ 13: ​ ​ Waves 17 Chapter ​ ​ 14: ​ ​ Electromagnetic ​ ​ Waves 18 Chapter ​ ​ 15: ​ ​ Sound 19 THEME ​ ​ IV: ​ ​ ELECTRICITY ​ ​ & ​ ​ MAGNETISM 21 Chapter ​ ​ 16: ​ ​ Static ​ ​ Electricity 21 Chapter ​ ​ 17: ​ ​ Current ​ ​ Electricity 24 Chapter ​ ​ 18: ​ ​ D.C. ​ ​ Circuits 27 Chapter ​ ​ 19: ​ ​ Practical ​ ​ Electricity 29 Chapter ​ ​ 20: ​ ​ Magnetism 32 Chapter ​ ​ 21: ​ ​ Electromagnetism 35 Chapter ​ ​ 22: ​ ​ Electromagnetic ​ ​ Induction 37 General ​ ​ stuff ​ ​ to ​ ​ note 42 Table ​ ​ of ​ ​ measurements ​ ​ and ​ ​ their ​ ​ S.I. ​ ​ units 42 Definitions ​ ​ (memorise) 45 Formula ​ ​ list 49

​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​ Physics ​ ​ Notes ​ ​ 2016 ​ ​ / ​ ​ 2017 Secondary ​ ​ 3 ​ ​ / ​ ​ 4 EOY: ​ ​ Chapters ​ ​ 1 ​ ​ to ​ ​ 13 Consol: ​ ​ Chapters ​ ​ 1 ​ ​ to ​ ​ 14 MYE: ​ ​ Chapters ​ ​ 1 ​ ​ to ​ ​ 21.2 Note ​ ​ to ​ ​ mobile ​ ​ users: ​ ​ Download ​ ​ as ​ ​ PDF ​ ​ / ​ ​ Word ​ ​ to ​ ​ view ​ ​ hidden ​ ​ equations THEME ​ ​ 1: ​ ​ GENERAL ​ ​ PHYSICS Chapter ​ ​ 1: ​ ​ Measurements Physical ​ ​ Quantities: ​ ​ Quantities ​ ​ that ​ ​ can ​ ​ be ​ ​ measured, ​ ​ consists ​ ​ of ​ ​ a ​ ​​ numerical ​ ​ magnitude and ​ ​ a ​ ​​ unit ​ . Prefixes: 10 ​ 9 ​ : ​ ​ giga- ​ ​ (G) 10 ​ 6 ​ : ​ ​ mega- ​ ​ (M) 10 ​ 3 ​ : ​ ​ kilo- ​ ​ (k) 10 ​ -1 ​ : ​ ​ deci- ​ ​ (d) 10 ​ -2 ​ : ​ ​ centi- ​ ​ (c) 10 ​ -3 ​ : ​ ​ milli- ​ ​ (m) 10 ​ -6 ​ ​​ : ​ ​ micro- ​ ​ ( ​ μ) 10 ​ -9 ​ : ​ ​ nano- ​ ​ (n) Useful ​ ​ Info: ​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​ ÷3.6 km/h ​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​ m/s ​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​ ×3.6 Sizes ​ ​ of ​ ​ well-known ​ ​ objects: Radius ​ ​ of ​ ​ Earth: ​ ​ 6378000m ​ ​ (6.378 ​ ​ × ​ ​ 10 ​ 6 ​ ) Size ​ ​ of ​ ​ atom: ​ ​ 0.0000000001m ​ ​ (10 ​ -10 ​ ) Vernier ​ ​ Calipers Precision: ​ ​​ 0.01cm Reading: ​ ​ Read ​ ​ the ​ ​ main ​ ​ scale ​ ​ until ​ ​ the ​ ​ immediate ​ ​ left ​ ​ of ​ ​ the ​ ​ zero ​ ​ mark ​ ​ on ​ ​ the ​ ​ vernier ​ ​ scale, then ​ ​ add ​ ​ the ​ ​ marking ​ ​ which ​ ​ coincides ​ ​ with ​ ​ the ​ ​ marking ​ ​ on ​ ​ the ​ ​ main ​ ​ scale. Zero ​ ​ Errors: Positive: ​ ​ the ​ ​ zero ​ ​ mark ​ ​ of ​ ​ Vernier ​ ​ is ​ ​ slightly ​ ​ to ​ ​ the ​ ​ right ​ ​ of ​ ​ the ​ ​ main ​ ​ scale Negative: ​ ​ the ​ ​ zero ​ ​ mark ​ ​ of ​ ​ Vernier ​ ​ is ​ ​ slightly ​ ​ to ​ ​ the ​ ​ left ​ ​ (READ ​ ​ SCALE ​ ​ FROM ​ ​ LEFT) Page ​ ​ | ​ ​ 1

Micrometre ​ ​ Screw ​ ​ Gauge Precision: ​ ​ ​ 0.01mm Reading: ​ ​ Read ​ ​ main ​ ​ scale, ​ ​ then ​ ​ read ​ ​ thimble ​ ​ reading Zero ​ ​ Errors: Positive: ​ ​ Zero ​ ​ marking ​ ​ on ​ ​ thimble ​ ​ scale ​ ​ is ​ ​ below ​ ​ datum ​ ​ (centre) ​ ​ line Negative: ​ ​ Zero ​ ​ marking ​ ​ on ​ ​ thimble ​ ​ scale ​ ​ is ​ ​ above ​ ​ datum ​ ​ line Pendulums: Oscillation: ​ ​​ One ​ ​ complete ​ ​ to-and-fro ​ ​ motion ​ ​​ (A->C->A)/(B->C->B->A->B) Period ​ : ​ ​ Time ​ ​ taken ​ ​ for ​ ​ one ​ ​ complete ​ ​ oscillation Chapter ​ ​ 2: ​ ​ Kinematics Scalar ​ ​ Quantities: ​ ​​ Quantities ​ ​ with ​ ​ only ​ ​ magnitude (Distance, ​ ​ Speed, ​ ​ Mass, ​ ​ Energy, ​ ​ Time) Vector ​ ​ Quantities: ​ ​​ Quantities ​ ​ with ​ ​ both ​ ​ magnitude ​ ​ and ​ ​ direction (Displacement, ​ ​ Velocity, ​ ​ Acceleration, ​ ​ Force) Distance: ​ ​ Total ​ ​ distance ​ ​ travelled Displacement: ​ ​ Total ​ ​ distance ​ ​ travelled ​ ​ in ​ ​ a ​ ​​ straight ​ ​ line Speed: ​ ​​ The ​ ​ distance ​ ​ moved ​ ​ per ​ ​ unit ​ ​ time ​ ​ (m/s) Velocity: ​ ​​ The ​ ​ rate ​ ​ of ​ ​ change ​ ​ of ​ ​​ displacement ​ ​ ​ (m/s) Acceleration: ​ ​​ The ​ ​ rate ​ ​ of ​ ​ change ​ ​ of ​ ​ velocity ​ ​ (m/s ​ 2 ​ ) Uniform ​ ​ Acceleration: ​ ​​ constant ​ ​ rate ​ ​ of ​ ​ change ​ ​ of ​ ​ velocity Acceleration a = v − u t − t v u where ​ ​ v ​ ​ = ​ ​ initial ​ ​ velocity ​ ​ (m/s) u ​ ​ = ​ ​ final ​ ​ velocity ​ ​ (m/s) ​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​ t ​ u ​ ​ ​ = ​ ​ time ​ ​ at ​ ​​ u ​ ​ ​ (s) ​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​ t ​ v ​ ​​ = ​ ​ time ​ ​ at ​ ​​ v Important ​ ​ Information The ​ ​ gradient ​ ​ of ​ ​ a ​ ​ displacement-time ​ ​ graph ​ ​ of ​ ​ an ​ ​ object ​ ​ is ​ ​ its ​ ​ velocity. Page ​ ​ | ​ ​ 2

The ​ ​ gradient ​ ​ of ​ ​ a ​ ​ velocity-time ​ ​ graph ​ ​ of ​ ​ an ​ ​ object ​ ​ is ​ ​ its ​ ​ acceleration. The ​ ​ area ​ ​ under ​ ​ a ​ ​ velocity-time ​ ​ graph ​ ​ of ​ ​ an ​ ​ object ​ ​ is ​ ​ its ​ ​ displacement. Acceleration ​ ​ due ​ ​ to ​ ​ Gravity: ​ ​ 9.81m/s ​ 2 ​ ​ ​ (10.0m/s ​ 2 ​ ) Reducing ​ ​ air ​ ​ resistance: ​ ​ Reduce ​ ​ surface ​ ​ area Skydiver ​ ​ question: ​ ​ He ​ ​ could ​ ​ fall ​ ​ head ​ ​ or ​ ​ feet ​ ​ first ​ ​ in ​ ​ order ​ ​ to ​ ​ reduce ​ ​ his ​ ​ surface ​ ​ area ​ ​ to ​ ​ fall faster. Chapter ​ ​ 3: ​ ​ Forces Forces ​ ​ – ​ ​ S.I. ​ ​ Unit ​ ​ = ​ ​ Newton ​ ​ (N) Vector ​ ​ Diagrams: ​ ​ Parallelogram ​ ​ and ​ ​ tip-to-tail ​ ​ methods ● When ​ ​ asked ​ ​ to ​ ​ calculate ​ ​ a ​ ​ of ​ ​ arrow, ​ ​ given ​ ​ force ​ ​ F ​ 1 ​ ​ ​ on ​ ​ arrow ​ ​ and ​ ​ mass ​ ​ m, ​ ​ resultant force ​ ​ is ​ ​ not ​ ​ F ​ 1 ​ ​ ​ but ​ ​ F ​ 1 ​ ​ ​ -10m ​ ​ (See ​ ​ AHS ​ ​ Prelim ​ ​ 2017) NEWTON’s ​ ​ LAWS ​ ​ OF ​ ​ MOTION First ​ ​ Law: ​ ​​ every ​ ​ object ​ ​ will ​ ​ continue ​ ​ in ​ ​ its ​ ​ state ​ ​ of ​ ​​ rest ​ ​ or ​ ​ uniform ​ ​ motion ​ ​ in ​ ​ a ​ ​ straight ​ ​ line unless ​ ​ a ​ ​ resultant ​ ​ force ​ ​ acts ​ ​ on ​ ​ it. Second ​ ​ Law: ​ ​​ when ​ ​ a ​ ​ resultant ​ ​ force ​ ​ acts ​ ​ on ​ ​ an ​ ​ object ​ ​ of ​ ​ constant ​ ​ mass, ​ ​ the ​ ​ object ​ ​ will accelerate ​ ​ in ​ ​ the ​ ​ direction ​ ​ of ​ ​ the ​ ​ resultant ​ ​ force. ​ ​ The ​ ​ product ​ ​ of ​ ​ the ​ ​ mass ​ ​ and ​ ​ acceleration ​ ​ of the ​ ​ object ​ ​ gives ​ ​ the ​ ​ resultant ​ ​ force. TL; ​ ​ DR a F = m Where ​ ​ F ​ ​ = ​ ​ resultant ​ ​ force ​ ​ (N), ​ ​ m ​ ​ = ​ ​ mass ​ ​ (kg), ​ ​ a ​ ​ = ​ ​ acceleration ​ ​ (m/s ​ 2 ​ ) Third ​ ​ Law: ​ ​​ if ​ ​ body ​ ​ A ​ ​ exerts ​ ​ a ​ ​ force ​ ​ F ​ AB ​ ​ ​ on ​ ​ body ​ ​ B, ​ ​ then ​ ​ body ​ ​ B ​ ​ will ​ ​ exert ​ ​ an ​ ​ equal ​ ​ and opposite ​ ​ force ​ ​ F ​ BA ​ ​ ​ on ​ ​ body ​ ​ A. Friction: ​ ​​ the ​ ​ contact ​ ​ force ​ ​ ​​ that ​ ​​ opposes ​ ​ or ​ ​ tends ​ ​ to ​ ​ oppose ​ ​​ motion ​ ​ between ​ ​ surfaces ​ ​ in contact. Reducing ​ ​ friction: ​ ​ Wheels, ​ ​ Ball ​ ​ bearings, ​