skripta fizika - sa svim doradama

Download Skripta Fizika - Sa Svim Doradama

Post on 09-Nov-2015

229 views

Category:

Documents

3 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

skripte iz fizike

TRANSCRIPT

GIBANJEVrijeme

Vrijeme je osnovna fizikalna veliina kojom mjerimo trajanje nekog dogaaja. Mjerna jedinica je sekunda (s), a oznaka za vrijeme je t.

Iako su pojmovi prostora i vremena neto s ime se susreemo u svakodnevnom ivotu, njih ne definiramo, ve ih samo mjerimo. Neki od mjernih ureaja kojima mjerimo vrijeme dani su na sl. 1.4. Prisjetimo se veih mjernih jedinica s kojima ste se ve susreli u osnovnoj koli, a koje emo susretati u zadatcima:

1 minuta = 60 sekundi1 sat = 60 minuta = 3600 sekundi

Slika 1.4.a) zaporni sat b) runi sat c) zidni sat d) pjeani sat1 dan = 24 sata1 godina = 365 (366) dana.

esto u svakodnevnom govoru ujemo izraz vremenski interval. To je vrijeme koje protekne izmeu dogaaja koji se dogodio u trenutku t1 i dogaaja koji se dogodio u trenutku t2; oznaavamo ga sa t ( itaj: delta t), gdje je t = t2 - t1. Ponekad kaemo i promjena vremena.

Brzina

Od ustajanja iz krevata, pa do trenuta kada idemo ponovno na spavanje, cijeli na dan se svodi na gibanje. Tako je gibanje bitna pojava kojom se bavimo u fizici. Radi lakeg prouavanja gibanja, zanemarujemo dimenzije tijela i tijelo predoujemo materijalnom tokom.

Slika 1.5. Pomak i putPOMAKPUTtrgovinakuaRazmotrimo sada samo jedno gibanje. Odlazak u trgovinu koja je od kue udaljena svega 20m zrane linije. No, ne moemo do nje preletjeti, treba ii cestom kako bi se zaobila tua zemljita. Mjerimo li udaljenost koju smo proli cestom od kue do trgovine dobivamo putkoji je prelo nae tijelo. Pogledamo li koliko smo se pomakli od kue mjerimo pomak naeg tijela (sl.1.5.).Openiti, kaemo da materijalna toka gibajui se opisuje neku putanju. Dio te putanje nazivamo put (oznaka s). Put moe biti pravocrtan ili po krivulji. Nadalje, pomak (oznaka d) je najkraa udaljenost koju je prela materijalna toka gibajui se od poetne do krajnje toke.

Kada promatramo npr. konjske utrke, za onog koji prvi stigne na cilj esto kaemo da je bio bri od ostalih (sl.1.6.). to to znai? Znai da mu je za isti put trebalo manje vremena. Sada moemo definirati novu fizikalnu veliinu koju zovemo brzina.

Slika 1.6. Konjike utrke Srednja brzina, u oznaci , se definira kao kvocijent prijeenog puta i vremenskog intervala u kojem je taj put prijeen. Zapisujemo ga matematikim izrazom:

Mjerna jedinica za brzinu izvodi se iz njenog matematikog izraza, tako imamo:

.

Osim mjerne jedinice metar u sekundi, jo se upotrebljava i izvedena mjerna jedinica kilometar na sat (u oznaci km/h).

Kod vrlo malih vremenskih intervala koristimo pojam trenutne brzine, u oznaci , koji definiramo:

Akceleracija

Akceleracija ili ubrzanje je kvocijent promjene brzine i pripadajueg vremenskog intervala, to zapisujemo izrazom: .

Fizikalnu veliinu akceleracije susreemo kod jednoliko ubrzanog gibanja, tj. gibanja uz pretpostavku da je ubrzanje konstantno u odreenom vremenskom intervalu. Put raunamo iz izraza dok brzinu dobijemo iz izraza

Slobodni pad (uz zanemarivanja otpora zraka) je jednoliko ubrzano gibanje zbog djelovanje gravitacije sa ubrzanjem g=9,81 m/s2. Za slobodni pad vrijede isti izrazi u koje umjesto a uvrtavamo g.

Pomicanje svih toaka neke cjeline za isti vektor (usmjerena duina) nazivamo translacija.Pomak svih toaka neke cjeline za isti kut oko neke toke ili osi nazivamo rotacijom.

SILE I POLJA

Sila je vektorska veliinakojom opisujemo djelovanje i smjer djelovanja jednog tijela na drugo. Oznaavamo je slovom , dok joj je mjerna jedinica Newton (N). Ako tijelo mase 1 kilogram dobiva ubrzanje od 1 m/s2 kaemo da na njega djeluje sila od 1 N.

Koliina gibanja je definarana kao umnoak mase i brzine tijela. Oznaavamo je slovom p, a raunamo iz izraza , gdje je m masa tijela. U zatvorenim sustavima vrijedi zakon o ouvanju koliine gibanja.Tri Newton-ova zakona klasine mehanike su:

1.) Ako je rezultantna sila (zbroj svih sila koje djeluju na tijelo) koja djeluje na tijelo nula, tada tijelo ostaje u stanju mirovanja ili jednolikog gibanja po pravcu (F1+F2+F3+...= 0)2.) Akceleracija je kvocijent sile i mase tijela (sila uzrokuje ubrzanje ne obrnuto)( F = ma )3.) Ako jedno tijelo djeluje na drugo tijelo nekom silom, tada i drugo tijelo djeluje na prvo silom istog iznosa, ali suprotnog smjera. ( F12 = F21 ).

Nositelj gravitacijske sile Fg je masa. Opada sa kvadratom udaljenosti i uvijek je privlana: , gdje je G = 6,67 10-11 Nm2/kg2konstanta gravitacije.

Nositelj elektrine sile je naboj. Najmanji nositelji naboja su proton pozitivan i elektron negativan i iznose 1,610-19 C (itaj: Kulon). Elektrostatska ili Coulombova sila ima oblik: gdje su Q1 i Q2 naboji u Coulon-ima, a konstanta proporcionalnosti je k i iznosi 9109Nm2C-2 .

Poljem sila nazivamo prostor u kojem djeluje sila, a iznos polja u svakoj toki prostora je odreen iznosom te sile na jedinini nositelj iste. Gore lijevo je primjer silnica elektrostatskog polja dva raznoimena naboja.

Na istoj slici vidimo da silnice elektrinog polja poniru u naboj ( kada je naboj negativan), odnosno izviru iz naboja (kada je naboj pozitivan). Elektrino polje oznaavamo slovom E i vrijedi: Mjerna jedinica elektrinog polja je N/C.

Magnetsko polje nastaje oko naboja koji se ubrzavaju. Silnice magnetskog polja su zatvorene petlje, a podruja vee gustoe istih predstavljaju vei intezitet magnetne indukcije B, kojumjerimo u Teslima. Magnetska sila djeluje na naboj u gibanju tako da je okomita na smjer gibanja i smjer samog magnetskog polja. Naziva se jo i Lorentzova sila i raunamo ju iz izraza .

Trenje je sila koja djeluje na tijelo kada ga nastojimo pokrenuti ili se ve giba po podlozi i uvijek je suprotnog smjera od smjera gibanja. Sila trenja je proporcionalna na povrinu okomitoj komponenti sile kojom djeluje na povrinu. Otpor zraka je specifini oblik trenja, ba kao i otpor pri gibanju kroz tekuinu.Viskoznost se moe opisati kao unutarnji otpor tekuine, posljedica je vrtoe veze meu molekulama.

Tlak (p)je veliina koja opisuje kolika pritisna sila (F) djeluje na jedininu povrinu (S). Pritisna sila je okomita na povrinu na koju djeluje: .

Tlak unutar fluida (tekuina ili plin) prouzroen njezinom teinom je hidrostatski tlak, koji raunamo iz izraza: , gdje je gustoa tekuine, g akceleracija slobodnog pada i h dubina.

Vanjski tlak (hidrauliki tlak) na fluid prenosi se kroz fluid na sve strane jednako, i vrijedi Pascalov zakon: .Uzgon osjea svako tijelo u fluidu kao silu koja je jednaka teini istisnutog volumena fluida.

RAD, ENERGIJA I SNAGA

RadW u fizikalnom smislu moemo definirati kao skalarni umnoak vektora sile F i pomaka s: . Mjerimo ju u Juolima (itaj: dulima).Energija je sposobnost obavljanja rada. Kada je rad pozitivan energija sustava (primatelja) je vea.Za zatvorene sustave (one koji ne razmjenjuju energiju sa okolinom) vrijedi zakon o ouvanju energije: Energija ne moe nestati, niti moe nastati iz niega, ona samo prelazi iz jednog oblika u drugi.

Ako je sila koja djeluje na tijelo elektrina, obavljeni rad uzrokuje promjenu u elektrinoj potencijalnoj energiji elektroptencijalu poznatom pod imenom napon. SnagaP je openito sposobnost obavljanja rada u jedinici vremena, a za strujni krug istosmjerne struje on je jednak umnoku napona U i jakosti elektrine struje I :. Snagu mjerimo u Wattima (W).

ELEKTRODINAMIKA

Usmjereno gibanje naboja zovemo elektrinom strujom, npr. elektroni u ici, ioni u otopini, munja,..

Elektrina struja je usmjereno gibanje elektrinih naboja pod utjecajem elektrinog polja.

Jakost elektrine struje iskazana je koliinom naboja koji u jednoj sekundi prijee poprenim presjekom vodia:

I =

Mjerimo ju ampermetrom, koji se u strujni krug ukljuuje serijski s troilima. Mjerna jedinica je amper [A].

Otpor omskog vodia razmjeran je njegovoj duljini, a obrnuto razmjeran plotini njegova presjeka, i to je vei to je vea otpornost (itaj: ro) materijala:R = .

Ohmov zakon za vodi stalnog omskog otpora : Kad pod utjecajem napona U kroz neko tijelo tee struja jakosti I, kaemo da tijelo ima elektrini otpor, R, ija vrijednost iznosi:

R = .

Unutarnji napon elektrinog izvora, , jest napon na njegovim prikljucima kada kroz izvor ne tee struja, odnosno napon na izvoru pri otvorenom strujnom krugu.

Ohmov zakon za cijeli strujni krug kae da je jakost struje u krugu razmjerna unutarnjem naponu izvora, a obrnuto razmjerna zbroju ukupnog unutarnjeg otpora izvora i ukupnoga vanjskog otpora strujnog kruga:

I = .Spajanje otpornika:a) serijski spoj: I = I1 = I2 =...U = U1 + U2 +... R = R1 + R2 +...

b) paralelni spoj: I = I1 + I2 +... U = U1 = U2 =...

= ....

Magnetski tok opisujemo kao veliinu proporcionalnu mnoini silinica magnetskog polja oznaavamo sa , a mjerimo u Wb (Weber). Podijelimo li tu veliinu sa povrinom (S) kroz koju okomito prolaze, dobiti emo gustou magnetnog toka ili magnetsku indukciju B:

Magntsko polje postoji i oko vodia kojim tee struja. Ako u zavojnicu umeemo i izvlaimo iz nje magnet, a zavojinicu prikljuimo na ampermetar uoavamo da zavojnicom tee struja. Nastajanje elektrinog napona pomou vremenski promjenjivog magnetskog toka nazivamo elektromagnetskom indukcijom. Magnetski tok kroz zavojnicu proporcionalan je jakosti struje I, a konstantu proporcionalnosti oznaavamo sa L i nazivamo induktivnost zavojnice.

Ampere-ova sila je sila na vodi kojim tee struja, a nalazi se u magneskom polju: , gdje je l duljina vodia. Ako vodi prolazi kroz promjenjljiv magnetski tok javlja se razlika elektrinog potencijala na krajevima istog, pa njim moe potei struja.

TITRANJE I VALOVI