Download - Fizika za DM

FIZIKA SKRIPTA ZA DRAVNU MATURU

izradila:

Kristina Kuanda , PMF-Kemijski odsjek,

Preddiplomski studij kemije,

1. godina 2010/11.

pregledale:

Tea Prohaska, prof .,

Martina Braid, prof .,

I. gimnazija Zagreb

Autor:

Kristina Kuanda,

PMF-Kemijski odsjek,

Preddiplomski studij kemije,

1. godina 2010/11.

[email protected]

prema:

Ispitni katalog

za dravnu maturu

u k. god. 2010./2011.,

Fizika,

NCVVO

Objavljeno na:

www.drzavna-matura.com

Kontakt : [email protected]

Skripta se moe koristiti samo za individualne potrebe korisnika uz potivanje svih autorskih i vlasnikih prava. Zabranjeno je mijenjati, distribuirati, prodavati, licencirati ili koristiti sadraj u komercijalne ili bilo koje druge svrhe bez dozvole autora. Skripta se koristi na vlastitu odgovornost i autori se ne mogu smatrati odgovornima za bilo kakvu tetu koja na bilo koji nain moe nastati koritenjem.

Zagreb, 2010.

Sadraj

1 Matematika i eksperimentalna znanja i vjetine u fizici .................................................. 1

1.1 fizikalne veliine i njihove SI mjerne jedinice ............................................................. 1

1.2 elementarne eksperimentalne vjetine ..................................................................... 2

1.3 primjena osnovnih matematikih znanja u kontekstu fizike ..................................... 2

2 Mehanika ............................................................................................................................ 3

2.1 pravocrtna gibanja ..................................................................................................... 3

2.2 jednoliko kruno gibanje ............................................................................................ 6

2.3 Newtonovi zakoni ....................................................................................................... 7

2.4 zakon ouvanja energije i zakon ouvanja koliine gibanja ....................................... 9

2.5 sloena gibanja ......................................................................................................... 10

2.6 opdi zakon gravitacije ............................................................................................... 11

2.7 mehanika fluida ........................................................................................................ 12

3 Termodinamika ................................................................................................................ 15

3.1 plinski zakoni i opda jednadba stanja idealnog plina .............................................. 15

3.2 osnove molekularno-kinetike teorije tvari ............................................................. 16

3.3 unutranja energija, toplina, spec. topl. kapacitet , latentna toplina, rad plina ...... 17

3.4 I. i II. zakon termodinamike ...................................................................................... 17

4 Elektromagnetizam .......................................................................................................... 20

4.1 osnovne pojave u elektrostatici ............................................................................... 20

4.2 osnovni pojmovi i zakoni elektrostatike ................................................................... 21

4.3 strujni krugovi ........................................................................................................... 24

4.4 krugovi istosmjerne struje ........................................................................................ 25

4.5 magnetske i elektromagnetske pojave .................................................................... 27

4.6 izmjenine struje ...................................................................................................... 33

5 Titranje, valovi i optika ..................................................................................................... 36

5.1 osnovni pojmovi vezani uz harmoniko titranje ...................................................... 36

5.2 mehaniko i elektrino titranje ................................................................................ 36

5.3 postanak i irenje mehanikog i elektromagnetskog vala ....................................... 40

5.4 zakoni geometrijske optike ...................................................................................... 46

5.5 zakoni valne optike ................................................................................................... 52

6 Moderna fizika .................................................................................................................. 57

6.1 specijalna teorija relativnosti ................................................................................... 57

6.2 kvantna fizika ............................................................................................................ 57

6.3 nuklearna fizika ........................................................................................................ 61

drzavna-matura.com 1

1 Matematika i eksperimentalna znanja i vjetine u fizici

1.1 fizikalne veliine i njihove SI mjerne jedinice

temeljne veliine jedinice

duljina (l) metar (m)

masa (m) kilogram (kg)

vrijeme (t) sekunda (s)

jakost elektrine struje (I) amper (A)

temperatura (T) stupanj (K)

koliina tvari (n) mol (mol)

jakost izvora svjetlosti (J) kandela (cd) izvedene veliine jedinice

sila (F) njutn (N) = kg m/ s2

energija (E) ili rad (W) dul (J) = kg m2/ s2

snaga (P) vat (W) = kg m2 /s3

gustoda () kg/ m3

tlak (p) paskal (Pa) = kg/ m s2

volumen (V) m3

povrina (S) m2

brzina (v) m/ s

akceleracija (a) m/ s2

koliina gibanja (p) ili impuls sile kg m/ s

frekvencija (f ili ) herc (Hz) = s-1

naboj (q) kulon (C) = As

elektrini potencijal () ili napon (U) volt (V) = kg m2 / A s3

elektrini otpor (R) ohm () = kg m2 / A2 s3

magnetska indukcija (B) tesla (T) = A/ m

magnetski tok () veber (Wb) = kg m2 / A s2

- skalarne veliine imaju samo iznos (npr. masa, gustoda, temperatura, tlak, koliina tvari, vrijeme...)

- vektorske veliine imaju iznos, smjer i orijentaciju (npr. brzina, akceleracija, sila, koliina gibanja...)


prefiks oznaka red veliine

piko p 10-12

nano n 10-9

mikro 10-6

mili m 10-3

centi c 10-2

deci d 10-1

deka da 101

hekto h 102

kilo k 103

mega M 106

1.2 elementarne eksperimentalne vjetine

- srednja vrijednost rezultata mjerenja (n=broj mjerenja, x=veliina koja se mjeri)

- maksimalna apsolutna pogreka mjerenja

- iskazivanje rezultata mjerenja s pripadajudom pogrekom

1.3 primjena osnovnih matematikih znanja u kontekstu fizike

nita to ne bi trebalo nauiti iz matematike ak i za osnovnu razinu


2 Mehanika

2.1 pravocrtna gibanja

- referentni sustav izabrani koordinatni sustav u kojem promatramo i opisujemo pojave

- materijalna toka tijelo bez dimenzija koje pojednostavljeno predstavlja tijelo koje promatramo

- poloaj toka u koordinatnom sustavu gdje se tijelo nalazi (relativan je ovisi o referentnom sustavu)

- vremenski interval vremensko razdoblje u kojem promatramo i opisujemo neku pojavu (npr. gibanje)

- vremenski trenutak najmanji vremenski interval, koji tei nuli

- pomak (x) najmanja udaljenost izmeu poetne i zavrne toke gibanja

- put (s) dio putanje koji je tijelo prelo u odreenom vremenskom intervalu, dio putanje izmeu odreene dvije toke na putanji

- putanja crta koja povezuje sve toke kroz koje tijelo prolazi tijekom gibanja

- srednja brzina prosjena brzina

- po putu

- po pomaku

- trenutna brzina prijeeni put/pomak u vremenskom intervalu koji tei nuli (vremenskom trenutku)

- srednja akceleracija prosjena promjena brzine u jedinici vremena smjer: vektor brzine moe biti pozitivna (ubrzavanje) ili negativna (usporavanje)

- trenutna akceleracija akceleracija u vremenskom trenutku

- jednoliko gibanje po pravcu


- jednoliko ubrzano gibanje po pravcu

- srednja brzina

(v0=poetna brzina)

- zapisi gibanja vrpca elektromagnetskog tipkala, stroboskopska snimka

jednoliko

sporije

bre

jednoliko ubrzano

jednoliko usporeno

nejednoliko


- grafiki prikaz gibanja

jednoliko pravocrtno jednoliko ubrzano

brzina=nagib

s=vt

a=0 a=konst.


2.2 jednoliko kruno gibanje

- vektor brzine okomit na radijus

- period (T) vrijeme trajanja jednog okreta (t=ukupno vrijeme, n=broj okreta)

- frekvencija (f ili ) broj okreta u jedinici vremena (sekundi)

- obodna brzina

- kutna brzina brzina kojom se mijenja kut zakreta estica

- akceleracija centripetalna vektor i okrenut prema sreditu krune putanje

- sila centripetalna smjer i orijentacija kao akceleracija: okomita na brzinu i prema sreditu

- centrifugalna sila ima isti smjer i suprotnu orijentaciju


2.3 Newtonovi zakoni

vektor sile

- zbrajanje vektora sila (i oduzimanje=zbrajanje s vektorom suprotne orijentacije)

- dijagram sila nacrtati sve sile koje djeluju na tijelo kao odgovarajude vektore

- Newtonovi zakoni

I. Naelo tromosti: sila postoji

Ako na tijelo ne djeluje sila, tijelo miruje ili se giba jednoliko pravocrtno. Ako tijelo miruje ili se giba jednoliko pravocrtno, rezultantna sila na njega je 0.

II. Temeljni zakon gibanja: sila ima iznos

Sila je po iznosu i smjeru jednaka promjeni koliine gibanja u vremenu.

III. Naelo sile i protusile: postoji uzrok sile

hvatite orijentacija

pravac djelovanja


Djelovanju je uvijek suprotno i jednako po iznosu protudjelovanje, ili dva tijela meusobno djeluju jedno na drugo silama jednakog iznosa i smjera, a suprotne orijentacije.

- sila tea sila koja opisuje meudjelovanje Zemlje (vedeg nebeskog tijela) i tijela na povrini Zemlje ili u blizini povrine Zemlje

- privlana sila Zemlja privlai tijelo (i tijelo privlai Zemlju, ali ona praktiki miruje jer ima mnogo vedu masu)

- teina sila kojom tijelo djeluje na vodoravnu podlogu ili ovjes po svemu jednaka sili tee =mg

- elastina sila sila kojom se tijelo opire promjeni oblika zbog djelovanja okoline na tijelo i koja tijelu vrada prvobitni oblik nakon prestanka djelovanja okoline

k=koeficijent elastinosti *N/m+

x=veliina deformacije (npr. produljenje opruge)

(minus jer sila djeluje u suprotnom smjeru od produljenja)

- sila trenja opisuje meudjelovanje tijela koje se giba ili tei pokretanju, a u dodiru je s podlogom

=koeficijent trenja

=sila pritiska tijela na podlogu (okomita komponenta sile)

smjer sile trenja: suprotan smjeru sile koja pokrede ili tei pokrenuti tijelo

- slobodni pad jednoliko ubrzano gibanje s ubrzanjem g okomito prema povrini Zemlje

- inercijski sustav sustav koji miruje ili se giba jednoliko pravocrtno ukupno djelovanje okoline na sustav jednako je nuli u svim inercijskim sustavima vladaju iste fizikalne zakonitosti

- akcelerirani sustav sustav na koji je ukupno djelovanje okoline razliito od nule giba se ubrzano ili usporeno


- inercijska sila sila koja svim tijelima u akceleriranom sustavu daje ubrzanje koje je jednakog iznosa i smjera kao i ubrzanje sustava, ali suprotne orijentacije

2.4 zakon ouvanja energije i zakon ouvanja koliine gibanja

- impuls sile fizikalna veliina koja opisuje kratkotrajno djelovanje sile na tijelo jednak je umnoku sile i vremenskog intervala u kojem okolina tom silom djeluje na tijelo

- koliina gibanja fizikalna veliina koja opisuje stanje gibanja tijela jednaka je umnoku mase i trenutane brzine tijela

- impuls sile jednak je promjeni koliine gibanja

- zakon ouvanja koliine gibanja ukupna koliina gibanja svih tijela u zatvorenom sustavu (sustav iz kojeg tijela ne meudjeluju s okolinom izvan sustava) je konstantna

- rad fizikalna veliina koja opisuje djelovanje sile na tijelo na nekom putu


- rad = promjena energije

- zakon ouvanja energije ukupna energija u zatvorenom sustavu je konstantna (ne mijenja se bez obzira to se dogaa u sustavu)

- snaga fizikalna veliina koja pokazuje koliki je rad obavljen u jedinici vremena (brzinu kojom sila djeluje)

- gravitacijska potencijalna energija blizu povrine Zemlje (energija koju tijelo ima zbog djelovanja sile tee)

- kinetika energija energija kojom tijelo raspolae kad se giba

- elastina potencijalna energija (energija koju tijelo ima zbog djelovanja elastine sile)

- korisnost fizikalna veliina koja karakterizira stroj (ureaj koji pretvara energiju u rad ili obrnuto) i pokazuje koliki dio uloene energije (rada) stroj vrada u korisnom obliku

2.5 sloena gibanja

- naelo neovisnosti gibanja sloeno gibanje moe se rastaviti na jednostavna gibanja koja se dogaaju istovremeno i ne utjeu jedno na drugo rastavljanje vektora

- vodoravni (horizontalni) hitac sastoji se od jednolikog gibanja po pravcu u horizontalnom smjeru i slobodnog pada


- akceleracija:

- poloaj:

- brzina:

- domet: (H=poetna visina)

- vertikalni hitac sastoji se od jednolikog pravocrtnog gibanja u vertikalnom smjeru i slobodnog pada

- akceleracija:

- poloaj:

- brzina:

- domet: (H=maksimalna visina)

2.6 opdi zakon gravitacije

- gravitacijska sila sila kojom se meusobno privlae bilo koja dva tijela u svemiru, proporcionalna je umnoku njihovih masa, a obrnuto je proporcionalna kvadratu njihove udaljenosti


- sila tea je poseban sluaj gravitacijske sile

- prva svemirska (kozmika) brzina najmanja brzina kojom treba izbaciti tijelo sa Zemlje kako bi ostalo kruiti u orbiti oko Zemlje

2.7 mehanika fluida

- gustoda

- tlak omjer sile i povrine po kojoj sila djeluje

- hidrauliki tlak tlak u fluidu uzrokovan vanjskim djelovanjem na fluid

- Pascalov zakon: hidrauliki tlak je u itavom volumenu fluida konstantan

- hidrostatski tlak tlak u fluidu uzrokovan teinom fluida

ukupni tlak u fluidu = hidrauliki + hidrostatski

- uzgon sila kojom fluid djeluje na sva tijela uronjena u nj

- atmosferski tlak hidrostatski tlak uzrokovan teinom plinova u atmosferi smanjuje se porastom nadmorske visine


- Arhimedov zakon: teina tijela uronjenog u fluid manja je od teine tijela u vakuumu za veliinu uzgona (za teinu tijelom istisnutog fluida)


- uvjet plivanja: ako je uzgon na dio tijela uronjen u fluid jednak teini tog tijela, tijelo pliva na povrini fluida

- jednadba kontinuiteta (neprekidnosti)

- protok fizikalna veliina koja opisuje gibanje fluida i pokazuje koliki volumen fluida proe presjekom cijevi u jedinici vremena

brzina fluida ovisi o presjeku cijevi

- Bernoulijeva jednadba


3 Termodinamika

3.1 plinski zakoni i opda jednadba stanja idealnog plina

- promjena stanja plina

- izotermna

- izobarna

- izohorna


- opda jednadba stanja idealnog plina (=opda plinska jednadba)

- Avogadrov zakon: jednake mnoine molekula plina zauzimaju jednake volumene pri istoj temperaturi i istom tlaku bez obzira o kojem se plinu radi

3.2 osnove molekularno-kinetike teorije tvari

- toplinsko rastezanje tijela

- linearno

- povrinsko

za vrsta tijela =2

- volumno

za vrsta tijela =3

- osnovne pretpostavke modela idealnog plina:

- estice plina su materijalne toke (ne zauzimaju prostor)

- estice plina meusobno ne djeluju

- podrijetlo tlaka u plinu: sudaranje estica plina sa stijenkama volumena

- dokazi molekularno-kinetike teorije plinova

- difuzija spontano mijeanje estica jedne tvari s esticama druge tvari do izjednaenja koncentracija

- Brownovo gibanje nesreeno gibanje estica suspendiranih u tekudini kao posljedica sudaranja s esticama tekudine

- veza srednje kinetike energije nasuminog gibanja molekula plina i temperature


3.3 unutranja energija, toplina, spec. topl. kapacitet , latentna toplina, rad plina

- unutranja energija zbroj kinetike i potencijalne energije svih estica sustava

- unutranja energija idealnog plina (Ep=0)

- termiki kontakt sustava (tijela) mogudnost prelaska topline izmeu 2 sustava (tijela) do izjednaenja temperatura

- termika ravnotea sustava stanje u kojem sustavi imaju istu temperaturu pa meu njima nema prijenosa topline iako su u termikom kontaktu

- toplina (Q[J]) dio unutranje energije koji se izmjenjuje izmeu sustava u termikom kontaktu zbog razlike u njihovim temperaturama

- specifini toplinski kapacitet koliina topline potrebna da se temperatura 1 kg odreene tvari poveda za 1 K (1 C)

- latentna toplina koliina topline potrebna da odreena masa odreene tvari promijeni agregatno stanje pri odgovarajudoj temperaturi, pri emu se temperatura ne mijenja

- latentna toplina taljenja , =specifina toplina taljenja (za 1 kg tvari)

- latentna toplina isparavanja , r=specifina toplina isparavanja (za 1 kg tvari)

- latentna toplina sublimacije

- naini prijenosa topline: kondukcija (voenje u vrstim tijelima), konvekcija (voenje u fluidima), radijacija (elektromagnetsko zraenje)

- toplinska vodljivost

- toplinska izolacija

3.4 I. i II. zakon termodinamike

- rad plina pri stalnom tlaku


- I. zakon termodinamike: energija ne moe nestati ni nastati ni iz ega nego samo mijenjati oblik; unutranja energija moe promijeniti oblik toplinom i radom

W>0 ako plin vri rad (ekspanzija=povedanje volumena)

W


- korisnost

- kod Carnotovog krunog procesa

- Carnotov kruni proces

1-2 izotermna ekspanzija

2-3 adijabatska ekspanzija

3-4 izotermna kompresija

4-1 adijabatska kompresija

- II. zakon termodinamike: spontani prijelaz topline mogud je samo s toplijeg na hladniji spremnik


4 Elektromagnetizam

4.1 osnovne pojave u elektrostatici

- vrste elektrinog naboja

- pozitivan (na staklu koje se trlja amalgamiranom koom ili svilom)

- negativan (na plastici koja se trlja krznom ili vunom)

- nositelji elementarnog naboja

- proton (e+=+1,610-19 C)

- elektron (e-=-1,610-19 C)

- elektrino meudjelovanje razliito nabijenih tijela: privlaenje

- elektriziranje naruavanjem ravnotee naboja, razdvajanje pozitivnog i negativnog naboja

- dodirom vodie

- trenjem (trljanjem) izolatore

- influencijom

- vodie

- izolatore polarizacijom


4.2 osnovni pojmovi i zakoni elektrostatike

- zakon ouvanja naboja: ukupna koliina naboja u zatvorenom sustavu je stalna

- Coulombov zakon: sila izmeu dvaju naelektriziranih tijela (materijalnih toaka) proporcionalna je produktu naboja tih tijela, a obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti meu njima

- elektrino polje prostor oko naboja u kojem djeluje elektrina sila

- elektrino polje tokastog naboja


- elektrino polje usporednih elektriki nabijenih ploa

- naelo superpozicije za elektrinu silu i elektrino polje

- superpozicija=vektorsko zbrajanje

- elektrostatska potencijalna energija energija koju ima naboj na koji djeluje elektrina sila


- elektrini potencijal omjer elektrine potencijalne energije probnog naboja q u nekoj toki polja i koliine naboja tog probnog naboja

- napon razlika elektrinih potencijala dvije toke elektrinog polja fizikalna veliina koja pokazuje koliki de rad obaviti elektrina sila kad jedinini naboj prijee iz jedne toke elektrinog polja u drugu

- elektrini kapacitet fizikalna veliina koja pokazuje koliki naboj moe kondenzator primiti po jedinici napona

- kapacitet ploastog ravnog kondenzatora

- spajanje kondenzatora

- serijski


- paralelno

- gibanje naboja u homogenom elektrinom polju

- jednoliko ubrzano

- energija elektrinog polja u ploastom kondenzatoru = elektrostatska potencijalna energija

4.3 strujni krugovi

- elektrina struja pojava usmjerenog gibanja naboja

- do nje dolazi samo ako izmeu krajeva vodia postoji razlika potencijala (napon)

- elementi jednostavnog strujnog kruga

- izvor unutarnji dio (povedava se potencijalna energija elektrona)

- vodi

- prekida(i) - vanjski dio (smanjuje se potencijalna energija elektrona)

- troila, otpornici


realni izvor:

- elektrini otpor

4.4 krugovi istosmjerne struje

- Ohmov zakon

- za dio strujnog kruga

- za cijeli strujni krug

- Kirchhoffova pravila

I. zbroj jakosti struja koje ulaze u vor jednak je zbroju jakosti struja koje izlaze iz vora


II. u svakoj zatvorenoj petlji zbroj svih padova napona na otporima jednak je zbroju svih elektromotornih napona

- spajanje otpornika

- serijski

- paralelno


- rad elektrine struje

- snaga elektrine struje

4.5 magnetske i elektromagnetske pojave

- osnovna svojstva magneta

- magnetsko polje Zemlje

- kut deklinacije =11,50

- magnetni polovi obrnuto od geografskih

- silnice izlaze iz sjevernog i ulaze u juni magnetski pol

- vektor magnetskog polja=magnetska indukcija


- Oerstedov pokus pronaao vezu izmeu elektrinih i magnetskih pojava utvrdio da se oko vodia kojim prolazi elektrina struja javlja magnetsko polje (ako magnetnu iglu postavimo uz vodi paralelno s njim, kad vodiem potee struja igla de se zakrenuti u smjeru ovisno o smjeru struje i svom poloaju u odnosu na vodi; ako ju postavimo okomito u odnosu na vodi, nede se zakrenuti)

- magnetsko polje oko ravnog vodia

u ravninu, iz ravnine

- magnetsko polje strujne petlje


- magnetsko polje zavojnice

- magnetska sila = Amperova sila

- pravilo desne ruke: postavimo desni dlan tako da prsti pokazuju smjer i orijentaciju silnica magnetskog polja (B) a palac smjer i orijentaciju struje (I): sila (F) ima orijentaciju od dlana


- magnetska (Amperova) sila izmeu dviju paralelnih ravnih ica kojima tee struja

- Lorenzova sila sila kojom magnetsko polje djeluje na esticu naboja q koja se u njemu giba brzinom v


- pravilo desne ruke: ako je naboj pozitivan, isto kao i za Amperovu silu samo palac pokazuje v umjesto I; ako je naboj negativan, sila ima suprotnu orijentaciju

- gibanje elektriki nabijene estice u homogenom magnetskom polju: jednoliko po krunici (Lorenzova sila = centripetalna sila)

- magnetski tok - koliina silnica magnetskog polja koje prolaze kroz neku povrinu

- elektromagnetska indukcija pojava nastanka elektromotornog napona i toka elektrine struje pomodu promjenjivog magnetskog toka kad se mijenja magnetski tok, javlja se inducirani napon

- Faradayev zakon elektromagnetske indukcije

- Lenzovo pravilo: elektrina struja koja nastaje zbog induciranog elektromotornog napona ima takvu orijentaciju da nastoji sprijeiti promjenu magnetskog toka zbog koje je nastala (dakle suprotan predznak od uzroka indukcije)


- inducirani napon na krajevima ravnog vodia koji se giba u magnetskom polju

- elektromagnetska indukcija u petlji (zavojnici) koja se vrti u homogenom magnetskom polju nastanak izmjenine struje


4.6 izmjenine struje

- vremenska ovisnost izmjenine struje i napona sinusoida

- snaga izmjenine struje

- efektivna snaga izmjenine struje = snaga istosmjerne struje koja bi proizvela isti efekt (uinak)

i0

-i0

u0

-u0

T

T


- efektivne vrijednosti napona i jakosti izmjenine struje (odgovaraju istosmjernoj struji koja bi proizvela isti efekt)

- otpori u krugu izmjenine struje

1) radni (ohmski)

2) induktivni dodatni otpor koji se stvara u zavojnici kojom protjee izmjenina struja

(L= induktivitet zavojnice, =frekvencija izmjenine struje)

3) kapacitativni dodatni otpor koji se stvara na kondenzatoru u krugu izmjenine struje

(C=kapacitet kondenzatora)

- impedancija (Z) = ukupni otpor u krugu izmjenine struje


- Ohmov zakon za krug izmjenine struje


5 Titranje, valovi i optika

5.1 osnovni pojmovi vezani uz harmoniko titranje

- periodiko gibanje gibanje koje se ponavlja nakon odreenog vremenskog intervala (perioda)

- mehaniko titranje periodiko gibanje mehanikih estica koje pritom prolaze kroz ravnoteni poloaj

- uzroci titranja

- harmonika sila (najede elastina sila)

- povratna sila nastoji vratiti tijelo u ravnoteni poloaj (usmjerena prema ravnotenom poloaju)

- ravnoteni poloaj poloaj tijela u kojem je ukupna sila koja djeluje na nj jednaka nuli

- elongacija pomak promatrane estice od ravnotenog poloaja y (ili x)

- amplituda maksimalna elongacija najvedi pomak od ravnotenog poloaja y0 ili A

- titraj gibanje od ravnotenog poloaja do jedne amplitude i nazad te zatim do druge amplitude i nazad gibanje promatrane estice tijekom jednog perioda

- period vrijeme potrebno za jedan titraj T

- faza kutni pomak od ravnotenog poloaja

- razlika u fazi razlika u stanju titranja dviju estica

- frekvencija fizikalna veliina koja pokazuje koliko puta se periodino gibanje ponavlja u jedinici vremena (sekundi)

5.2 mehaniko i elektrino titranje

- ovisnost elongacije o vremenu


- ovisnost brzine o vremenu

- brzina je najveda u ravnotenom poloaju, a u amplitudnom poloaju jednaka je nuli

- ovisnost akceleracije o vremenu

- akceleracija je najveda u amplitudnom poloaju, a najmanja u ravnotenom


- odnos akceleracije i elongacije

- odnos povratne sile i elongacije

- period harmonijskog oscilatora

- vlastita frekvencija harmonijskog oscilatora

- energija titranja harmonijskog oscilatora

- kinetika najveda u ravnotenom poloaju, 0 u amplitudnom

- potencijalna najveda u amplitudnom poloaju, 0 u ravnotenom

- ukupna


- jednostavno njihalo sastoji se od tijela (kuglice) mase m ovjeenog o nit duljine l (zanemarive mase u odnosu na m)

- uvjet pod kojim se njegovo titranje moe smatrati harmonijskim: mali kutni otklon od ravnotenog poloaja (mala amplituda)

- vlastita frekvecija jednostavnog njihala


- period jednostavnog njihala

- LC-titrajni krug elektrini titrajni krug iji su parametri induktivitet L i kapacitet C

- vlastita frekvencija LC-titrajnog kruga

- period titranja LC-titrajnog kruga

- rezonancija pojava koja se javlja kad na titrajni sustav djeluje vanjska periodina sila priblino iste frekvencije dolazi do maksimalnog prijenosa energije

5.3 postanak i irenje mehanikog i elektromagnetskog vala

- val prenosi energiju pomodu irenja deformacije u nekom sredstvu titranjem estica sredstva, a ne gibanjem sredstva kao cjeline

- val nastaje dovoenjem energije u neku toku (izvor vala) sredstva ije su estice meusobno povezane elastinim silama

- val se iri prenoenjem titranja s jedne estice na drugu

- transverzalni val estice sredstva titraju okomito na smjer irenja vala ima "dol" i "brijeg" npr. elektromagnetski valovi

- longitudinalni val estice sredstva titraju u smjeru irenja vala ima "zgunjenja" i "razrjeenja" npr. zvuni valovi


- veliine kojima se opisuje val

- elongacija udaljenost estice od ravnotenog poloaja y

- amplituda maksimalna elongacija y0

- valna duljina najkrada udaljenost izmeu dviju estica koje su u fazi (potpuno jednako titraju)

- period vrijeme potrebno za jedan titraj T

- frekvencija broj titraja u sekundi f

- brzina titranja brzina gibanja pojedine estice u

- brzina vala brzina kojom se val iri (prenosi energiju) v

- ovisnost brzine vala o svojstvima sredstva

- transverzalni valovi na napetoj ici

- longitudinalni valovi u vrstom tijelu (tapu)

- longitudinalni valovi u fluidima

- u plinovima

- faza toke vala = faza titranja

- razlika faza = razlika u stanju titranja dviju estica


- jednadba ravnog sinusnog vala

- grafiki prikaz

- zakon odbijanja valova

- Huygensovo naelo: svaku toku u sredstvu do koje doe val moemo smatrati izvorom novog vala koji se od te toke iri istom brzinom kao i osnovni val


- odbijanje na vrstom kraju: pomak u fazi /2 (brijeg se reflektira kao dol i obrnuto)

- odbijanje na slobodnom kraju: bez pomaka u fazi

- zakon loma valova

- superpozicija valova vektorsko zbrajanje amplituda svih valova koji se istovremeno nau u istoj toki prostora, vrijedi za titranja kod kojih je veza izmeu elongacije i povratne sile

linearna


- konstruktivna interferencija pojaavanje kad sile djeluju u istom smjeru, elongacije su istog predznaka

- maksimalna je za

- destruktivna interferencija ponitavanje, slabljenje kad sile djeluju u suprotnom smjeru, elongacije su razliitih predznaka

- maksimalna je za

- stojni val val koji nastaje kad se u prostoru sastanu dva vala jednakih frekvencija i stalne razlike faza koji se ire u suprotnim smjerovima; njegova interferentna slika je nepromjenjiva; neke toke (vorovi) uvijek miruju, neke (trbusi) titraju s maksimalnom amplitudom, a ostale sa stalnom amplitudom izmeu nule i maksimalne

- nastaje npr. kad se val odbija od vrstog kraja

- primjeri stojnog vala

- odreivanje osnovne frekvencije (=najnia frekvencija) i viih harmonika (=cjelobrojni viekratnici osnovne frekvencije) stojnog vala

- za transverzalne valove uvrdene ili slobodne na oba kraja te longitudinalne slobodne na oba kraja


- za longitudinalne valove zatvorene na jednom kraju

- zvuk longitudinalni mehaniki val koji registrira uho

- nastaje titranjem sredstva (najede zraka) u izvoru zvuka koje se prenosi kroz sredstvo i konano uzrokuje titranje slunog organa (bubnjida)

- moe se iriti u vrstim tijelima, tekudinama i plinovima, ali ne u vakuumu

- ljudsko uho moe registrirati zvuk frekvencije od 20 Hz do 20 000 Hz

- infrazvuk zvuk frekvencije nie od 20 Hz

- ultrazvuk zvuk frekvencije vie od 20 000 Hz

- intenzitet zvuka energija koju zvuni val prenese u jedinici vremena kroz jedininu povrinu smjetenu okomito na smjer irenja zvuka

- prag ujnosti najmanji intenzitet zvuka koji normalan ovjek moe uti

- relativna razina zvuka deseterostruki logaritam omjera intenziteta zvuka i praga ujnosti

- visina tona osnovna frekvencija zvuka (vii harmonici boja tona)

- Dopplerov uinak kod zvuka pojava promjene frekvencije pri relativnom gibanju prijamnika i izvora

- ako se gibaju po pravcu koji ih povezuje: ako se meusobno pribliavaju, frekvencija se povedava, ako se udaljavaju frekvencija se smanjuje

- elektromagnetski valovi periodika promjena elektrinog i magnetnog polja koja titraju u fazi i meusobno su okomita, smjer irenja vala okomit je na smjer magnetnog i elektrinog polja val je transverzalan; za njihovo irenje nije potrebno sredstvo (mogu se iriti i kroz vakuum)

- nastaju kao posljedica akceleriranog gibanja naboja (pri tome nastaje elektrino polje koje inducira nastanak magnetnog)


- spektar elektromagnetskih valova raspon svih valnih duljina odnosno frekvencija elektromagnetskih valova: (po porastu frekvencije) radiovalovi (dugi, srednji, kratki, ultra kratki), mikrovalovi, infracrveno zraenje, vidljiva svjetlost (crvena do ljubiasta), ultraljubiasto zraenje, x-zrake, -zrake

5.4 zakoni geometrijske optike

- zakon pravocrtnog irenja svjetlosti u homogenom, izotropnom, prozirnom sredstvu svjetlost se iri pravocrtno

- od uglaane povrine (zrcala) paralelni snop svjetlosti odbija se tako da ostane paralelan (pravilna refleksija), a od neuglaane difuzno (raspreno, u raznim smjerovima, ne ostaje paralelan)

- zakon odbijanja (refleksije) svjetlosti upadna i reflektirana zraka svjetlosti lee u istoj ravnini koja je okomita na ravninu refleksije, pri emu je upadni kut jednak kutu refleksije

- slika predmeta u ravnom zrcalu virtualna, uspravna, veliinom jednaka predmetu; zakrenuta naprijed-nazad, jednako udaljena od zrcala kao i predmet (ali "iza" zrcala)


- realna (stvarna) slika moe se "uhvatiti" na zastoru sijeku se reflektirane zrake

- virtualna (prividna) slika ne moe se "uhvatiti" na zastoru sijeku se produeci reflektiranih zraka

- zakon loma (refrakcije) svjetlosti (Snellov zakon) omjer sinusa kutova to ih s okomicom na granici sredstava zatvaraju upadna i lomljena zraka je stalan (i naziva se indeks loma)

- totalna refleksija pojava pri prijelazu iz optiki gudeg u optiki rjee sredstvo (n1>n2v1


- disperzija (rasap) svjetlosti nastaje jer brzina svjetlosti u sredstvu (NE u vakuumu) ovisi o njenoj boji (valnoj duljini)

- osnovne vrste leda

- konvergentne pozitivne skupljaju paralelni snop svjetlosti u jednu toku arite je realno


- divergentne negativne raspruju paralelni snop svjetlosti arite je virtualno

- jednadba lede


f=arina duljina

a=udaljenost predmeta od lede

b=udaljenost slike od lede

n2=indeks loma lede (stakla)

n1=indeks loma sredstva (za zrak se uzima 1 kao za vakuum)

r1=polumjer zakrivljenosti 1. sfernog dioptra (onog na koji prvo upada svjetlost koja se iri slijeva nadesno)

r2=polumjer zakrivljenosti 2. sfernog dioptra

- linearno povedanje lede

y'=visina slike, y=visina predmeta

- jakost (konvergencija) lede

- konstrukcija slike konvergentne lede

1. zraka koja dolazi na ledu paralelno s optikom osi lomi se kroz arite slike F'

2. zraka koja prolazi kroz optiko sredite lede ne lomi se (prolazi kroz ledu bez promjene smjera)

3. zraka koja prolazi kroz arite predmeta F lomi se paralelno s optikom osi

- slika moe biti:

realna ili virtualna

obrnuta ili uspravna

uvedana, umanjena ili jednaka predmetu

*u beskonanosti kad se predmet nalazi u fokusu

- konstrukcija slike divergentne lede


1. zraka koja dolazi na ledu paralelno s optikom osi lomi se kroz ledu kao da je dola iz virtualnog arita slike F'

2. zraka koja prolazi kroz optiko sredite lede ne lomi se (prolazi kroz ledu bez promjene smjera)

3. zraka koja bi prolazila kroz virtualno arite predmeta F lomi se paralelno s optikom osi

- slika je virtualna, umanjena i uspravna

- nastajanje slike u oku

- leda je konvergentna, u zdravom oku na mrenici nastaje umanjena, obrnuta slika


- pogreke i naini korekcije vida

- kratkovidnost svjetlost koja dolazi iz beskonanosti ne fokusira se na mrenici nego je arite pomaknuto prema ronici, leda je previe zakrivljena za dubinu oka (oko je "preduboko")

- korigira se negativnim (divergentnim) ledama

- dalekovidnost svjetlost se fokusira iza mrenice, leda je premalo zakrivljena (oko je "preplitko")

- korigira se pozitivnim (konvergentnim) ledama

- starovidnost starenjem se smanjuje sposobnost akomodacije oka na udaljenost predmeta

- korigira se konvergentnim ledama bifokalnim ili progresivnim

5.5 zakoni valne optike

- geometrijski put svjetlosti udaljenost koju svjetlost prijee

- optiki put svjetlosti geometrijski put svjetlosti pomnoen s indeksom loma sredstva

- pojave koje govore u prilog valnoj slici svjetlosti

- interferencija svjetlosti

- ogib svjetlosti

- polarizacija svjetlosti


- interferencija svjetlosti = superpozicija svjetlosnih valova (kad se dva svjetlosna vala nau u istoj toki prostora) moe biti konstruktivna (pojaavanje) i destruktivna (ponitavanje)

- Youngov pokus

- dvije pukotine postaju dva koherentna izvora ija je meusobna udaljenost d

- na zastoru koji je od pukotina udaljen za a nastaje interferentna slika pruge kod monokromatske svjetlosti svijetle (konstruktivna intereferencija) i tamne (destruktivna interferencija), kod Suneve (bijele) svjetlosti obojene

- ovisnost interferentne slike o:

- meusobnom razmaku izvora

s=razmak izmeu susjednih pruga

- valnoj duljini

- udaljenosti od zastora


- interferencija na tankim listidima npr. mjehuridi sapunice, ulje na vodi upadne zrake svjetlosti se djelomino lome na povrini a djelomino na dnu tankog sloja te izmeu nastalih lomljenih zraka dolazi do interferencije zbog koje se vide razliite boje

- ogib svjetlosti svjetlost "zaobilazi" pukotinu ili prepreku ije su dimenzije usporedive s valnom duljinom

- na pukotini prema Huygensovom naelu, pukotina na koju nailazi val moe se smatrati izvorom novog vala svjetlost se kroz pukotinu ne iri samo pravocrtno nego se raspruje

- na niti svjetlost dopire iza niti, sjena niti nije otra nego se unutar nje vide pruge, osobito izraeni sredinji maksimum


- na optikoj reetci (N pukotina) svjetlosni valovi koji se ire od svake pukotine meusobno interferiraju pa od bijele svjetlosti nastaje spektar, a od monokromatske svjetlosti svjetle (maksimumi) i tamne (minimumi) pruge

- jednadba optike reetke

d=razmak izmeu dvije susjedne pukotine=konstanta reetke

k=redni broj ogibnog maksimuma

broj maksimuma: 2k+1

- polarizacija svjetlosti pojava koja pokazuje da je svjetlost transverzalni val

- ljudsko oko ne razlikuje polariziranu svjetlost od nepolarizirane


- rezultat je meudjelovanja svjetlosti i tvari javlja se kad svjetlost propustimo kroz polaroidni filtar (polarizator), ako iza njega postavimo drugi polaroidni filtar (analizator) okomito (krino), svjetlost prolazi kroz svaki zasebno, ali ne i kroz oba

- Brewsterov zakon uvjet potpune polarizacije reflektirane svjetlosti


6 Moderna fizika

6.1 specijalna teorija relativnosti

- naelo relativnosti: svi zakoni fizike imaju jednak matematiki oblik u svim inercijskim sustavima (sustavima koji miruju ili se gibaju stalnom brzinom) svi inercijski sustavi su ravnopravni u njima se sve prirodne pojave odvijaju na isti nain

- stalnost brzine svjetlosti: brzina svjetlosti u vakuumu (c3108 m/s) najveda je moguda brzina u prirodi i nita se ne moe iriti vedom brzinom od nje te je jednaka u svim referentnim sustavima

- kontrakcija duljine

L0=vlastita duljina (duljina u sustavu koji se giba istom brzinom kao i mjereni predmet)

L=duljina mjerena iz sustava koji miruje

- dilatacija vremena

T0=vlastito vrijeme (vrijeme u sustavu koji se giba brzinom v)

T=vrijeme u sustavu koji miruje

bududi da je v2/c2 uvijek izmeu 0 i 1, za objekte koji se gibaju vrlo velikom brzinom (kad v2 nije zanemarivo u odnosu na c2) duljina se iz sustava koji miruje uvijek ini kradom, a vrijeme duim

- energija mirovanja (E0) i ekvivalentnost mase i energije

6.2 kvantna fizika

- zakoni zraenja apsolutno crnog tijela (tijelo koje apsorbira svo upadno elektromagnetno zraenje)

a) Stefan-Boltzmannov zakon

I=intenzitet zraenja (energija koju zrai 1 m2 povrine crnog tijela u 1 s)

T=apsolutna temperatura u K

=5,6710-8 Wm-2K-4 Stefan-Boltzmannova konstanta

P=snaga zraenja crnog tijela povrine S okomite na smjer irenja zraenja


b) Wienov zakon

=valna duljina za koju je intenzitet zraenja maksimalan pri temperaturi T

b=2,8910-3 Km Wienova konstanta

- ovisnost intenziteta zraenja apsolutno crnog tijela o valnoj duljini

- pri vedoj T, max je manja, a intenzitet za max vedi

- Planckova kvantna hipoteza

- crno tijelo sastoji se od jako velikog broja oscilatora koji energiju zrae u malim "paketidima" koji se nazivaju kvanti (a ne kontinuirano) mogu zraiti samo energije koje su cjelobrojni viekratnici umnoka frekvencije zraenja i Planckove konstante

n=prirodni broj

h=6,62610-34 Js Planckova konstanta

- koncept fotona estica svjetlosti ili kvant energije elektromagnetnog zraenja mase nula koja se u vakuumu giba brzinom svjetlosti ne moe se cijepati u dijelove, ne moe se ne gibati

energija jednog fotona:

- Einsteinovo objanjenje pojave fotoelektrinog efekta

- fotoelektrini efekt pojava da metali obasjani elektromagnetnim valovima (UV ili vidljivom svjetlodu) ponekad (ako je frekvencija svjetlosti veda od granine frekvencije karakteristine za metal) emitiraju elektrone

- metal privlai elektron, zbog ega elektron ima odreenu energiju vezanja (koja ovisi o vrsti metala), foton koji upada na povrinu metala sudara se s elektronom i predaje mu svoju energiju (hf) pri emu foton nestaje te tada elektron ima dovoljnu


energiju da bude izbaen iz metala dio energije fotona troi se na oslobaanje elektrona iz metala (izlazni rad Wi), a ostatak postaje kinetika energija elektrona

- valna i estina slika svjetlosti dualna (dvojna) priroda svjetlosti

- osobine vala koje svjetlost pokazuje: interferencija, difrakcija, polarizacija

- osobine estice -||-: fotoelektrini efekt, Comptonovo rasprenje (rasprenje svjetlosti na elektronu, pri emu i elektron "skrede" pri sudaru s fotonom)

- estino svojstvo fotona je koliina gibanja, a valno valna duljina, povezuje ih relacija:

- de Broglieva ideja o valno-estinoj prirodi tvari: svaka estica koja se giba ima i valna svojstva za materijalne estice mase m i brzine v vrijedi jednadba ovisnosti valne duljine o koliini gibanja (de Broglieva relacija) kao i za fotone:

- Bohrov model vodikova atoma

- elektron se giba po tono odreenoj putanji oko jezgre i pritom ne zrai energiju takvo stanje naziva se stacionarno stanje

- atom emitira energiju (foton, zraenje) u "paketima" (kvanti energije) pri prijelazu elektrona iz vieg u nie stacionarno stanje (iz putanje s vedom u onu s manjom energijom), a apsorbira pri obrnutom prijelazu

- energijski nivoi atoma mogude putanje elektrona, vidi prethodnu natuknicu


- nastanak linijskih spektara: pri prijelazu elektrona iz pobuenog u osnovno stanje (iz vie u niu orbitalu), emitira se energija (foton) odreene valne duljine koja odgovara liniji u spektru elektromagnetskog zraenja

- vodikov spektar linije (valne duljine) elektromagnetskog zraenja koje emitira atom vodika pri prijelazu elektrona iz pobuenih u osnovna stanja, mogu se podijeliti u "serije" (nizovi od po nekoliko linija u razliitim dijelovima spektra, nazvani po onima koji su ih otkrili): npr. 4 linije u podruju vidljive svjetlosti Balmerova serija

- kvantno-mehaniki model atoma opisuje energetsko stanje elektrona u atomu preko kvantnih brojeva


- Paulijev princip iskljuivosti: dva elektrona u istom atomu ne mogu se istovremeno nalaziti u stanju u kojem su im sva 4 kvantna broja ista

- Heisenbergovo naelo neodreenosti: pri istovremenom odreivanju poloaja i koliine gibanja nuno se javlja neodreenost obiju veliina u iznosima odreenima Heisenbergovim relacijama neodreenosti za poloaj i koliinu gibanja to je tonije odreena jedna od tih veliina, druga je slabije odreena

( znai raspon u kojem se moe odrediti veliina)

- za energiju i vrijeme:

6.3 nuklearna fizika

- osnovne sile u prirodi

sila djeluje meu doseg estice prijenosnici

gravitacijska

esticama koje imaju masu

gravitroni privlana

elektromagnetna

esticama koje imaju naboj

fotoni privlana/ odbojna

slaba nuklearna kvarkovima 10-17 m bozoni privlana radioaktivni raspad

jaka nuklearna nukleonima 10-15 m gluoni privlana fuzija, fisija

- nukleoni (estice koje izgrauju atomsku jezgru)

masa dimenzije naboj oznake

protoni 1,67310-27 kg 10-15 m +1,610-19 C neutroni 1,67510-27 kg 10-15 m 0

- atom

, ,


- izotopi atomi istog atomskog, a razliitog masenog broja (isti broj protona, a razliit broj neutrona u jezgri) - energija vezanja (energija potrebna za razbijanje jezgre na nukleone):

- jako velika jer je c2 jako veliko, premda je m jako mali

- defekt mase (masa za koju je masa jezgre manja od zbroja masa protona i neutrona od kojih se sastoji):

- uzrok radioaktivnosti: nestabilnost jezgre zbog prevelikog ili premalog broja neutrona u odnosu na broj protona

- osnovne vrste radioaktivnog zraenja

sastav naboj doseg

jezgre helija +21,610-19 C 5 cm u zraku

elektroni e- ili pozitroni e+ 5 m u zraku 0,1 cm u Al

elektromagnetni valovi / jako velik (4 cm Pb smanjuje intenzitet za 10%)

1)

npr.

2)

a) -

npr.

b) +

npr.

3)

npr. ,


- zakon radioaktivnog raspada

- nuklearne reakcije (reakcije u kojima se mijenjaju jezgre atoma)

- zakon ouvanja masenog i atomskog broja (naboja) zbroj masenih brojeva reaktanata jednak je zbroju masenih brojeva produkata, zbroj atomskih brojeva reaktanata jednak je zbroju atomskih brojeva produkata, zbroj naboja reaktanata jednak je zbroju naboja produkata

- fuzija (stapanje jezgara)

npr.

- fisija (raspadanje jezgre)

npr.

Download - Fizika za DM

Top Related