Fizika Za Maturu i Prijemne

Download Fizika Za Maturu i Prijemne

Post on 09-Jul-2015

2.453 views

Category:

Documents

8 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

<p>Izdava HINUS Zagreb, Miramarska 13 B tel. (01) 615 41 96, 6687382, 611 55 18 fax (01) 611 55 18 e-mail hinus@zg.htnet.hr Urednik Mr. sc. Hrvoje Zrni Recenzenti Prof. dr. sc. Ivica Picek Prof. Anela Gojevi</p> <p>ISBN 978-953-6904-28-0</p> <p>Copyright Hrvoje Zrni</p> <p>Knjigu moete besplatno preuzeti samo za osobnu upotrebu, a ne smijete je stavljati na druge mrene stranice, umoavati ili je koristiti za bilo koju komercijalnu svrhu.</p> <p>Josipa maguc</p> <p>za pripremu razredbenih ispita na fakultetima</p> <p>SADRAJ</p> <p>PREDGOVOR ..................................................................................................................7 VANIJE FIZIKALNE KONSTANTE ................................................................8 MEHANIKA......................................................................................................................9JEDINICE ZA MJERENJE ....................................................................................................9 GIBANJA DU PRAVCA ...................................................................................................10 OSNOVNI ZAKONI GIBANJA ..........................................................................................14 IMPULS SILE I KOLIINE GIBANJA ..............................................................................15 SLAGANJE I RASTAVLJANJE SILE ................................................................................16 RAD, ENERGIJA, SNAGA..................................................................................................19 SLOENA GIBANJA...........................................................................................................22 JEDNOLIKO GIBANJE PO KRUNICI.............................................................................25 INERCIJALNI I AKCELERIRANI SUSTAVI....................................................................26 OPI ZAKON GRAVITACIJE............................................................................................27 STATIKA KRUTOG TIJELA ..............................................................................................28 ROTACIJA KRUTOG TIJELA............................................................................................30 HIDROMEHANIKA I AEROMEHANIKA ........................................................................32 PRIMJERI .............................................................................................................................34</p> <p>HARMONIKO TITRANJE I VALOVI ...........................................................42 MEHANIKO TITRANJE...................................................................................................42 MEHANIKI VALOVI........................................................................................................44 PRIMJERI .............................................................................................................................47 TOPLINA.....................................................................................................49MOLEKULSKI SASTAV TVARI .......................................................................................49 PROMJENA UNUTRANJE ENERGIJE ...........................................................................50 TOPLINSKO RASTEZANJE VRSTIH TVARI ...............................................................52 PROMJENE STANJA PLINA..............................................................................................53 MEHANIKI RAD I UNUTARNJA ENERGIJA ...............................................................56 PRIMJERI .............................................................................................................................57</p> <p>ELEKTRICITET ..........................................................................................................60COULOMBOV ZAKON ......................................................................................................60 ELEKTRINO POLJE I POTENCIJAL ..............................................................................60 ELEKTRINI KAPACITET I KONDENZATORI .............................................................62 OHMOV ZAKON I ZAKON ELEKTRINOG OTPORA .................................................64 KIRCHOFFOVA PRAVILA, SPAJANJE OTPORA I IZVORA........................................66 RAD I SNAGA ELEKTRINE STRUJE ............................................................................68 ELEKTRINA STRUJA U ELEKTROLITIMA, PLINOVIMA I VAKUUMU ................69 MAGNETSKO POLJE .........................................................................................................70 ELEKTROMAGNETSKA INDUKCIJA .............................................................................74 IZMJENINA STRUJA .......................................................................................................75 PRIMJERI .............................................................................................................................78</p> <p>OPTIKA ............................................................................................................................83 GEOMETRIJSKA OPTIKA .................................................................................................83 FIZIKALNA OPTIKA ..........................................................................................................89 PRIMJERI .............................................................................................................................91 OSNOVE ATOMSKE I NUKLEARNE FIZIKE ............................................93DUALNA PRIRODA SVJETLOSTI....................................................................................93 BOHROV MODEL ATOMA ...............................................................................................94 ZRAENJE CRNOG TIJELA..............................................................................................95 EKVIVALENTNOST MASE I ENERGIJE.........................................................................95 OSNOVE NUKLEARNE FIZIKE........................................................................................96 RADIOAKTIVNI RASPAD.................................................................................................97 PRIMJERI .............................................................................................................................99</p> <p>ZADACI ..........................................................................................................................103</p> <p>PREDGOVOROvaj e prirunik prije svega korisno posluiti svakom tko se eli pripremiti za polaganje razredbenog ispita na bilo kojem od fakulteta na kojem se polae fizika. Uporaba ovog prirunika i kolskih udbenika iz fizike za opu gimnaziju propisanih od fakulteta kao obavezna literatura u potpunosti je dovoljna da bi se uspjeno poloio svaki razredbeni ispit iz fizike. Prirunik je sastavljen tako da omoguuje brzo i kvalitetno savladavanje gradiva. U prvom je dijelu prirunika saet i obraen teoretski dio gradiva redom po podrujima. Na kraju svakog podruja dani su paljivo odabrani primjereni zadaci. U drugom dijelu prirunika prikazani su zadaci zajedno s pripadajuim rjeenjima koji su se pojavljivali na prethodnim razredbenim ispitima. Iza svakog zadatka odnosno rjeenja slijedi i prikaz kompletnog postupka s neophodnim pojanjenjima kako se dolazi do rjeenja. Ono to je vano naglasiti je to da svi zadaci i iz prvog i iz drugog dijela prirunika potjeu s razredbenih ispita proteklih godina. Gradivo je prikazano tako da se njegovom proradom steknu iskustva koja se inae stjeu na samim razredbenim ispitima. Stoga, na primjer, zadaci u drugom dijelu prirunika nisu svrstani po nastavnim cjelinama odnosno podrujima ve su svrstani onako kako su dolazili na proteklim ispitima. Dakle, cilj je pruiti mogunost onima koji to ele da to bre i kvalitetnije ovladaju gradivom iz fizike za opu gimnaziju te steknu iskustveni osjeaj kojime smanjuju strah od nepoznatog, tj. od razredbenog ispita.</p> <p>VANIJE FIZIKALNE KONSTANTE</p> <p>NAZIV KONSTANTE Brzina svjetlosti u vakuumu Permeobilnost vakuuma Permitivnost vakuuma Elementarni elektrini naboj Planckova konstanta Gravitacijska konstanta Avogadrov broj Masa elektrona Masa protona Masa neutrona Plinska konstanta Rydbergova konstanta Faradayeova konstanta Stefan - Boltzmanova konstanta Akceleracija sile tee Srednji polumjer Zemlje Polumjer zemlje na ekvatoru Polumjer zemlje na polu Masa Zemlje Polumjer Sunca Masa Sunca Polumjer Mjeseca Masa Mjeseca</p> <p>SIMBOL c 0 0 e h G NA me mp mn R R F g</p> <p>VRIJEDNOST KONSTANTE 2,9979108 ms-1 3108 ms-1 410-7 Nm-1 8,85410-12 C2N-1 m-2 1,60210-19 C 6,62610-34 Js 6,6710-11 Nm2kg-2 6,021023 mol-1 9,1110-31 kg 1,672610-27 kg 1,67510-27 kg = 1 u 8,314 JK-1 mol-1 1,097107 mol-1 9,65104 Cmol-1 5,6710-8 Wm-2 K-4 9,80665 ms-2 9,81ms-2 6,37106 m 6,378106 m 6,357106 m 5,961024 kg 6,95108 m 1,981030 kg 1,74106 m 7,331022 kg</p> <p>MEHANIKA</p> <p>JEDINICE ZA MJERENJE Svakoj fizikalnoj veliini pridruena je jedinica kojom se ta veliina mjeri. Osnovne jedinice Meunarodnog sistema mjernih jedinica - SI (System International) pokazuje slijedea tablica:</p> <p>Osnovne jedinice SI FIZIKALNA VELIINA Vrijeme Duljina Masa Jakost elektrine struje Termodinamika temperatura Jakost izvora svjetlosti Koliina tvari ZNAK VELIINE t l m I T J n SI JEDINICA sekunda metar kilogram amper kelvin kandela mol ZNAK JEDINICE s m kg A K cd mol</p> <p>Osim osnovnih jedinica upotrebljavaju se i vee i manje jedinice od osnovnih. Predmeci pomou kojih se dobije ime manje odnosno vee jedinice od osnovne pokazuje slijedea tablica:</p> <p>SI predmeci za tvorbu decimalnih jedinica PREDMETAK Deka Hekto Kilo Mega Giga Tera Peta Eksa Zeta Jota ZNAK da h k M G T P E Z Y IZNO S 101 102 103 106 109 1012 1015 1018 1021 1024 PREDMETAK deci centi mili mikro nano piko femto ato zepto jokto ZNAK d c m n p f a z y IZNOS 10-1 10-2 10-3 10-6 10-9 10-12 10-15 10-18 10-21 10-24</p> <p>9</p> <p>GIBANJA DU PRAVCA Srednja brzina v u vremenskom intervalu t je kvocijent dijela puta s , to ga tijelo prijee za to vrijeme i vremenskog intervala t:v= s t</p> <p>Da bismo dobili trenutnu brzinu u nekoj toki moramo vremenski interval t uiniti to je mogue manjim (neizmjerno malenim):v = lim v = limt 0</p> <p>t 0</p> <p>s t</p> <p>m Jedinica za brzinu je = ms 1 . s</p> <p>Jednoliko gibanje du pravca</p> <p>To je takvo gibanje gdje je na svakom beskrajno malom dijelu puta kvocijent s/t konstantan, tj. to je takvo gibanje gdje je srednja brzina jednaka trenutnoj du cijelog puta i konstantna: v = v = konst.</p> <p>s1 s 2 = = v = konst. t1 t 2</p> <p>Brzina je tada jednaka:v= s t</p> <p>a put (s) raste linearno s vremenom (t):s = vt</p> <p>10</p> <p>Jednoliko ubrzano i jednoliko usporeno gibanje du pravca</p> <p>Kad gibanje nije jednoliko, brzina je u svakom trenutku drukija. Promijenu brzine odreujemo srednjom akceleracijom ( a ). Srednja akceleracija je omjer razlike brzine v u nekom vremenskom intervalu t i tog vremenskog intervala:a= v v 2 v 1 = t 2 t1 t</p> <p>Jedinica za akceleraciju je (m/s2=ms-2).Jednoliko ubrzano gibanje du pravca je takvo gibanje pri kojem je kvocijent v/t konstantan za svaki v i odgovarajui t, du cijelog puta, tj. to je takvo gibanje gdje je akceleracija konstantna, a brzina jednoliko raste s vremenom:a = a = konst.</p> <p>1 1</p> <p>Za takvo gibanje vrijedi: a= Tada je brzina (v) jednaka: v t</p> <p>v = at</p> <p>a put (s) raste s kvadratom vremena:s= at2 2</p> <p>Jednoliko usporeno gibanje du pravca je takvo gibanje gdje je akceleracija konstantna, ali negativna, brzina se jednoliko smanjuje, a oblik putanje je pravac. Sve zakonitosti koje vrijede za jednoliko ubrzano gibanje vrijede i za jednoliko usporeno.</p> <p>Slobodni pad</p> <p>Slobodni pad je jednoliko ubrzano gibanje kod kojeg tijelo pada s odreene visine akceleracijom zemljine sile tee (a = g = 9,81 ms-2). 12</p> <p>To gibanje uzrokuje privlana gravitacijska sila Zemlje. Brzina kod slobodnog pada iznosi:v = 2gs</p> <p>a put ili visina s koje tijelo pada je jednaka:s= v2 , 2g s= gt2 2</p> <p>Gibanje uz poetnu brzinu</p> <p>Ako je tijelo imalo poetnu brzinu (v0), pa poelo ubrzavati, nakon vremena t njegova brzina iznosi:v = v 0 + at</p> <p>odnosno2 v 2 = v0 + 2as</p> <p>Put to e ga tijelo prijei u vremenu t tada je jednak:s = v0 t + at2 2</p> <p>Ako se tijelo gibalo brzinom (v0) i poelo usporavati akceleracijom (a), brzina e nakon vremena t iznositi:v = v0 a t</p> <p>odnosno2 v 2 = v0 2as</p> <p>a put to e ga tijelo prijei u vremenu t tada je jednak:s = v0 t at2 2</p> <p>Nejednoliko gibanje</p> <p>Gibanje kod kojeg se brzina nepravilno mijenja zove se nejednoliko gibanje. Funkcionalne veze a-t, v-t i s-t tog gibanja nisu pravilne linije. 13</p> <p>OSNOVNI ZAKONI GIBANJA</p> <p>Ako na tijelo ne djeluje nikakva sila ili je rezultanta sila jednaka 0, tijelo miruje ili se giba jednoliko po pravcu (II Newtnov zakon). Zato kaemo da je tijelo tromo. Mjera tromosti tijela je masa tijela. Jedinica za masu u SI je kilogram. Kada na tijelo dijeluje stalna sila, tijelo se giba jednoliko ubrzano. Sila koja tijelo ubrzava akceleracijom (a) jednaka je (II Newtnov zakon):F = m a</p> <p>Ta sila daje tijelu akceleraciju istog smjera kao i sila, proporcionalnu sili, a obrnuto proporcionalnu masi:a= F m</p> <p>Jedinica za silu je 1 N (1 njutn):1N = kgms 2</p> <p>Silu kojom Zemlja privlai sva tijela nazivamo silom teom. Pod djelovanjem sile tee sva tijela padaju na Zemlju ili pritiu na njenu povrinu. Akceleracija kojom tijela padaju na Zemlju naziva se akceleracija slobodnog pada. Prema II Newtnovom zakonu: G=mg Gdje je G sila tea, m masa tijela i g akceleracija slobodnog pada koja je za sva tijela na istom mjestu na Zemlji jednaka. Akceleracija g mijenja se s promijenom zemljopisne irine i nadmorskom visinom. Zato se i sila tea mijenja promijenom zemljopisne irine i nadmorske visine mjesta na kojem se tijelo nalazi. Na 45 zemljopisne irine na morskoj povrini g=9,80665 ms-2 9,81 ms-2, to odgovara naim krajevima. Teina tijela (Gt) je sila kojom tijelo zbog zemljina privlaenja djeluje na horizontalnu podlogu ili na ovjes. Za sluaj kad tijelo i podloga, odnosno ovjes, miruju ili se gibaju jednoliko po pravcu s obzirom na Zemlju, teina tijela je po veliini jednaka sili tei:Gt = m g</p> <p>Sila tea i teina su dvije sile razliite prirode. One djeluju na razliita tijela. Sila tea djelu-je na tijelo dok teina djeluje na podlogu na kojoj se tijelo nalazi ili rastee nit na kojoj tijelo visi. 14</p> <p>Sila trenja je:Ftr = k FN</p> <p>gdje je FN iznos normalne komponente sile kojom djeluje na podlogu (pritisak na podlogu) a k koeficijent trenja.</p> <p>IMPULS SILE I KOLIINA GIBANJA</p> <p>Trei Newtonov aksiom glasi: Ako jedno tijelo djeluje na drugo nekom silom F1,2 , tada i drugo tijelo djeluje na prvo silom F2,1 koja je po iznosu jednaka sili F1,2 ali suprotnog smjera:</p> <p>r</p> <p>r</p> <p>r</p> <p>r r F1,2 = F2 ,1Koliina gibanja tijela mase m i brzine v je:</p> <p>r</p> <p>r r P = mvSmjer vektora P isti je kao i smjer brzine. Jedinica za koliinu gibanja je kgms-1. koliine gibanja tog tijela. Promjena ko...</p>