zadaci i ogled! - nbsp;· zbirka je pisana prema programu fizike za 1. razred tehnickih i srodnih...

Download ZADACI I OGLED! - nbsp;· Zbirka je pisana prema programu fizike za 1. razred tehnickih i srodnih skola, a moze korisno posluziti i za ucenike ostalih skola. ... 3.7. Mehanika fluida

Post on 31-Jan-2018

279 views

Category:

Documents

9 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • '!

    i 1

    I

    dr Ahmed Colic Bego Mehuric

    ZADACI I OGLED!

    ZA 1. RAZRED TEHNICKIH I SRODNIH SKOLA

    Tuzla, 2000.

  • Reeenzenti:

    Dr. Hrustem Smailhodii6, prof. fizike, Filozofski fakultet, Tuzla Miroslav Babic, prof. fizike, Elektrotehni6ka skola, Tuzla

    .Izdavac

    Behram-begova medresa, Tuzla

    Stampa

    Harlo-graf, Tuzla

    Za stampariju

    Safet Pasi6

    Oslobodeno poreza na promet, prema Misljenju Ministarstva obrazovanja, nauke, kulture i sporta, broj: 1 O/H 5-8486-2/99, od 24. 08. 1999. godine

    Odobrena upotreba u tehnickim j srodnim skolama, Rjesenjem Ministarstva obrazovanja, nauke, kulture i sporta, broj: 10/1-15-8486-2/99, od 24. 08.

    '1999. godine

    PREDGOVOR

    Zbirka je pisana prema programu fizike za 1. razred tehnickih i srodnih skola, a moze korisno posluziti i za ucenike ostalih skola. Prilagodena je i programu fizike za 1.razred gimnazija Sarajevskog kantona. Oat je veliki broj raznovrsnih zadataka.

    Posebnu grupu zadataka, E. cine demonstracioni ogledi i eksperimentalni zadaci. Za njihova izvooenje, preporucenl pribor se maze brzo i jednosiavno sklopiti od prirucnog materijala, koji posjeduje svaka skola. Neki demonstracioni ogledi, iako bez detaljnog objasnjanja, mogu pos!uziti kao. osnova za izradu laboratorijskih vjezbi, predviaenih nastavnim planom j programom.

    Na pocetku svakog poglavlja dat je teoretski uvod i nekoliko rijesenih racunskih primjera. Za jednostavnije zadatke dat je samo krajnji rezultat, a za slozenije zadatke i uputstvo za rjesavanje, ali je ostavljeno dovoljno prostora da ucenici samostalno iznalaze put do rjesenja.

    Autori

  • Sadriaj

    1. Uvod. Mjerenje i greske pri mjerenju ................................................ 5

    I. MEHANIKA 2. Kinemallka

    2.1. Brzina. Ravnomjerno pravolinisjko krelanje .................................... 11 2.2, Ubrzanje. Ravnomjerno ubrzano pravolinijsko kretanje ...................... 15 2.3. Ravnomjerno kretanje po kruzniei. Cenlripelalno ubrzanje ................ 21

    3. Dinamika. Slatika. 3.1. Newlonovi zakoni. Impuls. Odrzanje impulsa .................................. 23 3.2. Siaganje i razlaganje sila. Sila lrenja. Elaslicna sila ......................... 29 3.3. Centripetalna sila. Gravitaciono polje ............................................ 35 3.4. Kretanje u blizini povrsine Zemlje. Hitac ........................................ 40 3.5. Rotacija. Odrzanje momenta impulsa ............................................ 46 3.6. Inereijalne sile. Centrifugalni efekat.. ............................................ 49 3.7. Mehanika fluida ....................................................................... 52

    4. Energija i rad ......................................................................... 59 4.1. Rad i energija. Snaga ..................... , .......................................... 59 4.2. Zakoni odrZanja mehanicke energije ............................................. 68

    5. Osellacije (tltrajl) I talasl (valovi) .............................................. 73 5.1 Mehanieke oscilaeije ................................................................. 73 5.2. Mehanicki talasi. ...................................................................... 77

    6. Graniee prlmljenljivosti klasicne mehanike .............................. : 80

    II MOlEKULARNA FIZIKA 7. Molekularno kinelicka teorija ................................................ 82 8. Kondenzirano stanje tvarl ..................................................... 90 9. Termodinamika. Faznl prelazl...... .......................................... 96

    Rjesenja .................................................................................... 104 1. Uvod .................................................................................... 104 2. Kinematika ........................................................................... 104 3. Dinamika. Statika ................................................................... 1 05 4. Energija i rad ........................................................................ 112 5. Oseilaeije i talasi ................................................................... 114 6. Graniee primjenljivosti klasicne mehanike .................................. 115 7. Molekularno kineticka teorija .................................................... 116 8. Kondenzirano sranje tvari................................ ................ ...... 118 9. Termodinamika. Fazni pielazi. .................................................. 119 Dodatak ............................ : .................................................... 122

    ~I II 1:1

    ii ~ ,j]

    !1' , II II

    1.Uvod. Mjerenje i greske pri mjerenju

    SI jedinice. Pod SI jedinicama u uzem smislu podrazumijevaju se Dsnovne jediniee SI i izvedene jediniee SI (vidi dodatak na kraju knjige). To je koherenlan (skladan) skup medusobno povezanih jediniea kod kojih su preraeunski laklori jednaki jedinici. Na primjer, osnovne jedinice su: metar (m), kilogram (kg), ... , a izvedene jedinice: m , kglm3 ... Prilikom izracunavanja najsigurnije j~ deeimalne i mjesovite zakonske jediniee ~retvoriti u polazne SI jedinice . Npr: 2nm. = 2109m; 6 em'= 6'10" m'; 2cm3=2'10' m3 ; 9 kmlh=2,5 mls. U lom51ucaju krajnj' rezultat se dobije takode u SI jedinieama.

    Vektorske velicine su potpuno odredene intenzitelom, (iznos, brojna vrijednost), praveem i smjerom. Sabiranje i oduzimanje vektora (51. 1):

    + + + c""a+b, c

  • X=nA

    gdje je: X - mjerena velicina, n - brajna vrijednost, A - jedinica mjere. Na primjer, duzina ucionice je 10m. Pisemo:

    1= 10 m,

    pri cemu je: 1- mjerena velieina, 10 - brajna vrijednost, m (metar) - jediniea mjere. Prije pocetka mjerenja potrebno je pripremiti odgovarajueu tabelu u koju

    cemo uplslvati rezultate mjerenih velielna.

    Pisanje brojeva pomocu poteneije broja 10. U ftzlci se eesto sluzlmo vrlo veiikim i vrlo ma!im brojevima pa je uobicajeno da se takvi brojevi pisu skraceno, pomoeu potenei]e bra]a 10. Evo nekollko prim]era: brzina svjetlosti u vakuumu, e = 300000 km/s = 3'105 km/s = 3'10' m/s ; sredn]i poluprecnlk Zeml]e, R = 6370 km = 6,37'106 m ; nabo] tl]ela, q = 0,0000000012 C = 1,2'10'9 C ; normalni atmosfersklpritisak, p = 101300 Pa = 1,013'105 Pa. .

    Znacajne cifre pri racunanju. Kada u zadacima racunamo s mjernim podacima, tacnost rezultata mjerenja mora se ravnati prema broju znacajnih (pouzdanih) mjesta sto.ih imaju podael.

    Pri sabiranju I oduzimanju brojeva treba u rezul!atu zadrzati onoliko eifara koliko Ima broj sa najmanjim bro]em eifara. Na prim]er:

    0,146 + 2,1 + 0,56 = 2,806 = 2,8.

    Prl mnozen)u i dl]eljen]u brajeva treba u rezulta!u zadrza!1 onoliko cifara koliko Ima brej sa najmanjlm brojem eliara. Na prlmjer:

    5,63 '0,8 = 4,504=4,5.

    Pri dizanju brojeva na kvadrat i kub potrebno je u rezu-ltatu zadriati sarno onoiiko eifara koliko ima u osnovi. Na primjer:

    3,282= 10,7854=10,8 ..

    Pri vadenju kvadratnog (I kubnog) korljena vaii isto pravilo. Na primjer:

    .,f86 = 9,273= 9,3. U gornjlm pnmjenma vrsili smo zaokruzlvanje brojeva. Ono se vrsl u

    proracunima kod kojih se karlste priblizne vrljednosti neklh velielna, a takvi su svi rezultatl mjerenja. Aka je prl zaokruzlvanju prva od odbaeenlh elfara veea od 5 posijednja eifra koja se zadriava poveea se za 1. Ako je prva od odbacenih cifara manja od 5 brojevl se zaokruzuju odbaeivanjem eifara. Na primjer:

    36,7374 = 36,74

    36,7334 =36,73

    Srednja vrijednost mjerene velicine. Neka sma izvrsill n mjerenja velicine x I dobili vlrjednos!1 x" X2, ... x,. Tada je srednja vrljednost

    Potrebno je, izvrsitr najmanje tri mjerenja. Srednja vrijednost je najbliza pravoj vrijednosU: .

    6

    .. Apsolutna greska .svako9, pojedlnog mjerenja jednaka je apsolutnoj vrijednosti razlike srednje vrl)ednostl mjerene velieine i rezultata pojedinih mjerenja:

    ~x,=lx-x,l; ~x2=lx-X21,itd. Velielna

    zove se srednja apsolutna greska mjerenja. Rezultate mjerenja zapisujemo u obllku

    x=xil\x

    Relativna g~eska mjeren]a je odnos srednje apsolutne greske i srednje vrijednosti mJerene velleJne,

    x

    Ona je neimenova~ broj i obicno se izrazava u procentima:

    ~x =-100%

    x

    Primjer 1: Pomoeu pomlenog mjerila sa nonijusom Izvrsili smo pet mjerenja dutlne olovke I dobill vrijednosti: d, = 10,12 em; d2= 10,15 em; d3= 10,13 em; d4= 10,11 em; d5= 10,14 em. Srednja vrijednost mjerene velielne je

    d 10,12 em + 10,15 em + 10,13 em + 10,11 em + 10,14 em 5 1003=

    Apsolutne greske pojedinih mjerenja su:

    M, = 110,13 -10,121 em = 0,01 em

    M, =110,13-10,15Iem=0,02em

    M, =110,13-10,131 em = 0,00 em

    M, = 110,13-10,111 em = 0,02 em

    M, = 110,13 --10,141 em = 0,01 em

    Srednja vrijednost apsolutne greske je:

    ~d 0,01 em + 0,02 em + 0,00 em + 0,02 em + 0,01 em 5 . ._-= 0,01 em

    Rezultat mjerenja duzine olovke pisemo u obliku

    Relativna greska je:

    d = (10,13 0,01) em

    0,01 em = 0.00098 = 0,001 10,13 em

    ::;; 0,1 %

    7

  • Greske indirektnlh mjerenja. Kada se fizicka velicina ne moze direktno mjeriti, vrSi se posredno (indirektno) mjerenje. Za izracunavanje greske rezultata indirektnih mjerenja sluzimo se sljedecim pravilima:

    x ""'nb ~,

    =-X

    x =ab Llx "" alI.b + b.6.a Lla Llb

    E=-+-

    a x=-

    b

    , b

    Lla .6.b E=-+-

    , b

    =2Lla ,

    Prlmjer 2: Pri mjerenju elektrienog OtpOr8 UI-metodom, voltmetrom je izmjerena vrijednost napona U= 1,82 Vi ampermetrom jacina struje 1= 0,250 A. Najmanji podiok skale voltmetra je 0,04 V, a najmanji podiok skale ampermetra 10 mA (0,01A). Odredi vrijednost otp