Zadaci i Ogledi Iz Fizike Za 2 Razred Tehnickih i Srodnih Skola Ahmed Colic

Download Zadaci i Ogledi Iz Fizike Za 2 Razred Tehnickih i Srodnih Skola Ahmed Colic

Post on 26-Dec-2015

340 views

Category:

Documents

21 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Zadatci iz fizike za drugi razred gimnazije ili ostalih srednjih skola.Napisao Ahmed Colic.

TRANSCRIPT

<ul><li><p>Dr Ahmed Colic </p><p>ZADACIIOGLEDI IZ </p><p>FIZIKE za 2. razred tehnickih i srodnih skola </p><p>Tuzla, 2000. </p></li><li><p>Recenzenti: Dr. Hrustem Smailhodzi6, prof. fizike, Filozofski fakultet, Tuzla Miroslav Babic, prof. fizike, Elektrotehnicki skolski centar, Tuzla </p><p>Izdavac Harfo-graf, Tuzla </p><p>Za izdavaca Safet Pasi6 </p><p>Stampa Harfo-graf, Tuzla </p><p>Za stampariju Safe! Pasi6 </p><p>Tiraz </p><p>1500 </p><p>Oslobodeno poreza na promet, prema misljenju Federalnog ministarstva obrazovanja, nauke, kullure i sporta, broj: 03-15-2634/00, od 29. 06. 2000. godine </p><p>Odobrena upotreba u nastavi tehni6kih i srodnih skala, prema rjesenju Ministarstva obrazovanja, nauke, kulture i sporta, Tuzla broj: 10/115-6791-2100, od 20. 06. 2000. godine </p><p>Sadrzaj Predgovor </p><p>1. ZVUK ......................... . </p><p>2. Elektricitet i magnetizam .. </p><p>2.1. Elektrostatika ........................... .. </p><p>2.2. Elektricna struja . 2.3. Elektromagnetizam </p><p>2.4. Elektrodinamika </p><p>3.0p!ika .. </p><p>3.1. Brzina svjetlasti ..................................... . 3.2. Geometrijska optika . 3.3. Talasna optika ..... </p><p>4. Osnovi kvantne fizike &lt; </p><p>4.1. Potreba uvodenja novih fizikalnih predodzbi 4.2. Fizika atoma .................. .. </p><p>4.3. T alasi i cestice .. </p><p>5. Fi:zika jezgra atoma. Elementarne cestice .. 6. Svemir .. </p><p>Rjesenja ........... .. 1. Zvuk </p><p>2. Elektricitet f magnetizam . </p><p>3. Oplika .. </p><p>4. Osnovi kvantne fizfke ..................... " </p><p>5. Fizika jezgra. 6. Svemir .. </p><p>Dodatak .......... .. </p><p>.. .. i </p><p>... 8 </p><p>.. ......... 8 </p><p>.... 36 </p><p>........ 47 </p><p>........ 59 </p><p>.. ...... 59 </p><p>.. ...... 62 </p><p>.. ..... 76 </p><p>........ 84 </p><p>..... 84 </p><p>.. ...... 91 </p><p>.. .... 100 </p><p>.. 103 </p><p>. ..... 115 </p><p>.. .... 119 </p><p>...... 119 </p><p>.. .. 119 </p><p>.. .... 128 </p><p>..... 131 </p><p>. ..... 133 </p><p>.. .... 135 </p><p>.. .... 136 </p></li><li><p>Predgovor </p><p>Zbirka je pisana prema programu fizike za 2. razred tehnickih i srodnih skala, a takode je pri!agodena i programu fizike za 2. razred gimnazije na padrucju Sarajevskog kantona. </p><p>Oat je veliki broj raznovrsnih racunskih zadataka (oznaka T) demonstraclonlh ogleda i eksperlmentalnlh zadataka (oznaka E). Takode je dat i odreden broj laboratorijskih vjeibi (ukupno 7). Preporuceni pribor za demanstraciane og!ede i laboratorijske vjezbe maze se jednostavna sklapiti ad prirucnog materijala koji uglavnam posjeduje svaka skala. </p><p>Na pocetku svakog poglavlja dat je teoretski uvod I nekoliko rljesenlh racunskih primjera. Za jednostavnije zadatke dat je samo krajnji rezultat, a za slozenije zadatke i uputstvo za rjesavanje, ali je ostavljeno davoljno prostora da ucenici samostalno iznalaze put do rjesenja. </p><p>"Priroda je jedna knjiga koju un svim lis/</p></li><li>Kod zatvorene sviralena na jednom kraju frekvencija je f ~ (2k -1) .</li><li><p>f=fo'~~=260s-1340m/s+30111/S c 340m/s </p><p>f = 283 Hz </p><p>Primjer 3: Iznad eilindricnog suda koji je napunjen vodom nalazi se zvucna vHjuska eija je frekvencija 440 Hz, lz suda S8 ispusta voda, Pri kojim duiinama vazdusnog stuba ce se zvuk pojacati (sl.1.1.)? Izracunaj du!'ine za prva dva pojacanja zvuka. Srzina zvuka je 340 m/s. </p><p>Rjesenje: fo=440 Hz e-340 mls I f=?,/2=?, </p><p>S1. 1. 1. </p><p>Zvuk ce se pojaeati kada S8 sopstvena fekvencija oseilovanja v3zdusnog stuba izjednaei sa frekvencijom zvucne vHjuske, fVIIJ=fvazd=f. Frekveneija oseilovanja vazdusnog stuba je (svira!a zatvorena na jed nom kraju) </p><p>c f=(2k-l)--. 41 </p><p>Prvo pojacanje se dobiJ'e za k=1. tJ' f "" ~ . 41 </p><p>I --"- 340m/s 0 r 1- 4f _. 4.440Hz ,:Jill. </p><p>Drugo pojacanje se dobije za k=2, tj f = 3-"-41 </p><p>T </p><p>1.1. Donja graniea kad cujemo zvuk iznosi 16 Hz, a gornja graniea 20 kHz. U kojem intervalu su talasne duzine zvucnih ta!asa u vazduhu, gdje je brzina zvuka 340 m/s. </p><p>1.2. Zvucna viljuska, kad oseiluje, proizvodi zvuk frekvendje 440 Hz. Kolika je talasna duzinazvuenih talasa: a) u vazduhu (e=340 m/s), b) U vodl ( e=1450 m/s). </p><p>1.3. Covjek moze odvojeno cuti dva tona ako dodu do njegovog uha u intervalu vecem od 0,1 s. Na kojem najmanjem rastojanju treba da 58 nalazj ad neke pregrade (zida ) da bi odvojeno cuo sopstveni ton i reflektovani ton? Za brzinu zvuka uzeti 340 m/s. </p><p>4 </p><p>1.4. Koje oscilacije nazivamo ultrazvukom? Odredi talasnu duzinu ultrazvuka pobudenu u aluminiju pri frekvenciji 10 MHz. Brzina zvuka u aluminiju je 5100 m/s. </p><p>1.5. Za mjerenje dubine mora koristi se ultrazvucni signal. Kada se signal emjtuje sa breda prema dnu mora on se vrati za 1,2 S. Kolika je dubina mora? e=-1550 m/s? </p><p>1.6. Izracunaj br~inu zvuka u vazduhu prj standardnim us!ovima (po=1,013.105Pa), p=1 ,29 kg/m , k=1,4. </p><p>1.7. Izracunaj brzlnu zvuka u vazduhu na temperaturl: a) 20'C, b) 30'C. co=331,5 m/s. </p><p>1.8. Kollka je brzina prostlranja zvuka u gvoldu: gustina gvozda je 7800 kg/m', a modul eiasticnosti 9.1011 N/m2 . </p><p>1.9. Brzina prostiranja zvuka u nekom metalu lzn051 4470 m/s. Koliki je modui elasticnosti metala ako je njegova gustina 7500 kg/mJ ? </p><p>1.10. Gl,Jstina nekog gasa lznosi 1,5 kg/m3, a brzina zvuka u tom gasu je 432 m/s. Koliki je pritisak tog gasa? k=1,4. </p><p>1.11. Zlea mase 1 g, dUline 15 em, zategnuta je sllom F=44 N. a) Kolika je brzlna zvuka u zicl? b) Kolika je frekvencija osnovnog tona? e) Kolika je frekvendja prva dva harmonika? </p><p>1.12. Kolikom najmanjom silom treba zategnuti zieu mase 0,2 9 i duzine 60 em da bi njen osnovni ton imao frekveneiju 440 Hz? </p><p>1.13. Zlea duga 1 m zategnuta je sllom 20 N I pri tome njen osnovni ton Ima frekvenciju 70,7 Hz. Kolika je masa iiee? </p><p>1.14. Ta!asna duzina osnovnog tona, na ziei zategnutoj na dva kraja, iznosi 70 ern. Odredi. a) duzlnu ziee, b} masu ziee ako je si!a zatezanja 27 N, a brzina zvuka 250 m/s. </p><p>1.15. 2ica mase 0,2 9 zategnuta je sHorn F:::: 30 N j pri tome je njen osnovni ton u rezonanciji sa tonorn rekvencije 512 Hz. KoUka je duzina zice i taiasna duzina osnovnog tona? </p><p>1.16. U eilevi zatvorenoj na jednorn kraju, na sHei 1.2., prikazano je oscilovanje vazdusnog stuba. evor stoje6eg talasa je na zatvorenom kraju, a trbuh na otvorenom. Frekvencija talasa je 280 Hz, a brzlna zvuka 336 m/s. Odredi: a) talasnu duzlnu talasa, b) udaljenost prvog evora od vrha djevl, c) udaljenost drugog i tre6e9 tvora od vrha . S1.] .2. </p><p>1.17. Pri mjerenju brzine zvuka u vazduhu pomo6u rezonancije vazdusnog stuba (u cijevi zatvorenoj na jed nom kraju) koristena je zvucna viljuska frekvencije 440 Hz. Prv! rezonantni maksimum (pojatanje zvuka) javlo se na dubini t1=19 em. Kolika je brzina zvuka u vazduhu na datoj temperaturi? </p><p>5 </p></li><li><p>1.18. Frekvencija osnovnog tona zatvorene cijevi na jednom kraju iznosi 150 Hz. Kolika je duloina cijevi ako je brzina zvuka u vazduhu 338 m/s. </p><p>1.19. Udaljenost izmedu prvog i lre6eg evora ns sliei 17, iznosi 78 em. Ako je vazdu;;ni stub pobuden ns oseilovanje zvuenom viljuskom kolika je njena frekveneija. Za brzinu zvuka uzeti e~343.2 m/s. </p><p>1.20. Ova zvucna ta!asa imaju iste frekvenclje i brzine prostiranja. Njihove jacine s'e odnose kao 4:1. Kako se odnose njihove amplitude? </p><p>1.21. Snaga zvucnog izvora iznosi 0,2 mW. Kolika je jacina zvuka, aka se ta snaga pre nasi okomito kroz povrsinu ad 8 cm2? </p><p>1.22. Jacina zvuka Iznosi 2,6.10.7 W/m2 Kolika zvucna snaga ulazl kroz otvor povrsine S=50 cm2? </p><p>1.23. Soaga zvucnog izvora iznosl 1,5 mW. Koliko se zvucne energije emituje za dvije minute? </p><p>1.24. Kroz okomito postavljenu povrsinu ad 240 cm2 , svake minute prode 0,144 J zvucne energije. Kolika je jacina zyuka? </p><p>1.25. Zvueni talas ima frekveneiju 1kHz i jaeinu 10.4 W/m2 Koliks je amplituda zvucnog talasa u vazduhu? c::::340 mis, p=1 ,29 kg/m3 . </p><p>1.26. Frekvencija zvucnog talasa je 1 kHz, brzina c=340 mis, a gustina sredine 1,2 kg/m3 i amplituda oscilovanja 3,14 nlTl. Kolika je jacina zvuka? </p><p>1.27. Odredi nivo jaCine zvuka (frekvencije 1 kHz) koji odgovara: a) pragu cujnosti 10=10.12 W/m2, b) granici bola Im=10 W/m2. </p><p>1.28. Koliki je nivo jaCine zvuka ako je njegovajacina a) 10 mWfm2, b)10 pW/m2? </p><p>1.29. Kolika je jacuna zvuka ako je nivo jacine : a)23 dB. b) 46 dB? </p><p>1.30. Snaga zvucnog talasa koji ulazi kroz otvor povrsine 1,5 cm2 iznosi 3 ow. a) Kolika je jacina zvuka na tom mjestu? b) Koliki je nivo jaCine zvuka na tom mjestu? </p><p>1.31" Nivo jaCine zvuka pored jedne zgarade iznosi 82 dB. Kolika zvucna snaga uiazi kroz prozor povrsine 1,8 m2? </p><p>1.32. Nivo jai':inc~ zvuka iznosi 50 dB. Kol1ka zvucna energija prolazl okomito kroz povrsinu 0,6 m2 za 8 s7 </p><p>1.33. Sirena automobila emituje zvuk trekvenclje fo=800 Hz. Automobi! S8 krece brzinom v=20 m/s. Koliku frekvenciju ce registrovati nepokretni posmatrac ako se:a) automobil priblizava, b) udaljava? Brzlna zvuka u vazduhu je c=340 m/s. </p><p>1.34. Brod se na pucini javlja sirenom cija je frekvendja 200 Hz. Na obaH se registruje ton frekvencije 204 Hz. a) Da Ii 5e brod pribHzava iii udaljava? b) Kolika je brzina broda? c~332 m/s. </p><p>1.35. a) Kojom brzinom treba zvucni izvor da se udaljava od nepokretnog posmatraca, da bi posmatrac registrovao zvuk dva puta manje frekvencije? </p><p>6 </p><p>b) Kojom brzinom treba da S8 priblizaava zvucni izvor da bi posmatrac registrovao zvuk dva puta veGe frekvencije? c=340 m/s. </p><p>1.-36. Voz se priblizava stanici brzinom 16 m/s i emituje zvuk frekvencije 300 Hz. Posmatrae na staniei registruje irekveneiju 314,5 Hz. Kolika je brzina zvuka? </p><p>1.37. Frekvencija zvuka sirene automobila u toku priblizavanja slusaoeu je 448 Hz, a pri udaljavanju 426 Hz. Odredi: a) brzinu automobila, b) frekvenciju zvuka sirene. c~332 m/s. </p><p>E </p><p>1.38. Demonstriraj rezonanciju kod zvucnih talasa. </p><p>Pribor: Dvije zvuene vilju;;ke jednake frekvencije, na rezonatorskim kutijama 81.1.3). Sl.l.3 </p><p>laboratorijska vjezba 1: Odredivanie brzine zvuka u vazduhu rezonanciio!TJ. vazdusnog stub,! </p><p>-(~-</p><p>S1.1.4. </p><p>Pribor: Menzura od 500 ml, casa s vodom, zvucna viljuska poznate frekvencije (preko 300 Hz), gumeni cekie, lenjiL Uputstvo: Udari viljusku gumenim cekieem i stavi je iznad menzure. U lTlenzuru lagano sipaj vodu sve dok ne cujes pojacanje zvuka. Kad procijenis rezonantnu duzinu !, postupak ponovi dosipanjem Hi odlijevanjern vode, sve dok zvuk ne bude maksimalno pojaean. U tom trenutku (sl.1.4.) I ~)J4, odnosno l.c/4f; </p><p>c~4 If, </p><p>gdje je fHfrekvencija zvucne viijuske, !-duzina od povrsine vode do vrha menzure. </p><p>Odredi relativnu gresku mjerenja u odnosu na tabllcnu vrijednosl brzine zvuko na datoj temperaturi, </p><p>CT "" Co rr- , gdje je co",,331 mis, T - sobna temperatura, To =273 K. VT. </p><p>7. </p></li><li>"Najvece obilje i VrhUllilC sree</li><li><p>a) Na sliei 2.2. su prlkazanl vektorl jaclne elektricnog polja naboja +q I -g. N"h" 't t' E k q, E k q, jl OVI mtenzi e ! SU AI::::: 0 ( ~ y; AZ "" "( ~ y . </p><p>l2) (2) S obzirom da vektori imaju isti pravac i smjer, intenzitet rezultuju6eg po!ja je </p><p>k" 4 N EA=E"+EA2=[~)'(q,+q,)=3'6'1O C </p><p>b) Vektor rezultuju6e jacine elektricnog polja je Ell =: Em -+ EUe' Na sliei 2.2. vidimo da su intenziteti vektora jednaki, EJl ;;:;: EE! ::::; EE}' tj. ovi vektori obrazuju </p><p>q, I09.~me 2'lfrgC""4</p></li><li><p>2.27.Metalna lopta poluprecnika 24 em ima naboj q=6,26 nCo Odredi jacinu elektricnog palja: a) u centru lapte, b) na udaJjenasti ad centra jednakoj polovini poluprecnika, c) na povrsini lopte, d) na udaljenosti 24 em od povrslne lopte. </p><p>2.28.Dva tackasta naboja 2 nC i 4 nC se nalaze na rastojanju r=O,1 m. Odredi jacinu poUa u tacki, na spojnici naboja, koja je 0,06 m udaljena od ve6eg naboja, Zadatak rijesi graficki i racunski! </p><p>2.29.Elektricno polje obrazuju dva naboja q,=+2 nC i q2=1 nC i nalaze se na udaljenosti 20 em. Odredi jacinu elektrienog polja na sredini izmedu naboja. </p><p>2.30.U homogenom elektricnom polju, u vazduhu, nalazi se eestica prasine mase 4'10.7 9 i naboja +1,61011 C. Kakav treba da bude smjer i jaCina elektricnog polja da bi cestica mirovala? </p><p>2.31.Kapljica ulja mase 10" 9 miruje u homogenom polju jacine 98 N/C. Odredi velieinu naboja kapljice. </p><p>2.32.Elektron se nalazi u homogenom elektricnom polju jaCine 2 N/C. Odredi: a) silu kojom elektricno polje djeluje na elektron, b) ubrzanje koje ce dobiti elektron, c)brzinu koju ce imati elektron poslije 1 ).ls, d) put koji ce preCi elektron za 1 I-1s. Pocetna brzina elektrona jednaka je nuJi. </p><p>2.33.Proton S8 nalazi II homogenom elektricnom polju jacine 15 N/C. Odredi: a) ubrzanje koje ce dobitl proton, b) brzinu koju ce imati proton poslije 1 ms. Pocetna brzina je jednaka null. </p><p>2.34.Elektron S8 n'alazi u homogenom e!ektricnom poUu. A) Kakav je smjer kretanja elektrona u odnosll na smjer linija sile elektricnog polja? B) Kolika je jacona elektricnog polja, aka elektron iz stanja mirovanja dabije brzinu 2'105 m/s poslije predenog puta od 1 m? </p><p>E </p><p>2.35.Zadatak: Pokazi da postoje dvije vrste elektricnih naboja, te da se istoimeni naboji medusobno odbijaju, a raznoimeni privlace. Pribor: Dvlje staklene I dvije ebonitne (iii polivilinske) sipke, vunena krpa, svila, zicana kvaCica objesena a konac (s! R.6.). </p><p>2.36.Zadatak: Pokazi da se tijelo maze nae!ektrisati posredstvom drugog tijela,a da se pri tome ne dodirnu (elektrostaticka indukcija). Pribor: Elektroskop, naelektrisana stak!ena iii ebonitna sipka. </p><p>2.37.Zadatak:Pokazi da provodnik kaji okruzuje kuglicu e!ektroskopa zasticuje elektroskop od spoljasnjih naboja (elektrostaticka zastita). Pokazi da dielektrik (izolator) slabi elektricno polje. Pribor: Elektroskop, ebonitna (iii staklena) sipka, metalna casa, staklena casa. </p><p>2.38.Zadatak: Pokazi razliku izmedu provodnika elektriciteta i izo!atora. </p><p>12 </p><p>Pribor: Elektroskop, metalne sipke (bakar, aluminij, gvozde ... ), sipke od izolatora( plastika, guma, staklo .... ) </p><p>Rad u elektricnom polju. Kretanje naelektrisanih cestica u elektricnom polju. </p><p>Potencijal u polju tackastog naboja q, na udaljenosti rod naboja, </p><p>Rad sile elektricnog polja naboja q, pri premjestanju nabaja qp. </p><p>gdje je: r"pocetno radijalno rastojanje, r,.krajnje radijalno rastojanje, iii A =qp(V I -V2 )=qp U </p><p>gdje je : qp-naboj koji se premjesta iz tacke eijl je potencijal V 1 u tacku eijl je potencijal V2; U=Vr V2, razlika potencijala Hi napen. </p><p>Potencijalna energija sistema od dva naboja q1 i Q2, koja se nalaze na rastojanju r, </p><p>W =k qlq2 " . r </p><p>Promjena knetieke energije naelektrisane cestiee, ubrzane razlikom potencijala U, </p><p>LlEk=qU. </p><p>Ako je cestica prije toga mirovala, onda jebrzina koju dobije (iz mv' = qU ), 2 </p><p>v=t!U 1 eV (elektronvolt) je energija koju dobije elektron ubrzan razlikom potencija!a 1V. </p><p>1 eV=1 ,6'10~'9 J. 81 jediniea za napon je volt (V) </p><p>v=2. c </p><p>U homogenom e!ektrienom pefju jacina polja je E=U </p><p>d gdje je: Urazlika potencijala izmedu tacaka Cije je rastojanje d. </p><p>Primjer 1: Na rastojanju d=80 cm u vazduhu, nalaze se dvije metalne lopte poluprecnika R,=H2=8 em (sI.2.3.). Odredi: a) potencijal svake lopte ake su naboji q,=+2 nC i Q2=1 nC, b) rad sila elektricnog polja da se lopte dodirnu, c) poteneijal i naboj svake lopte kad se dodirnu. </p><p>13 </p></li><li><p>Rjesenje: +q'~_d~q1 R,=R2=8 em=0,08 m d=80 em=0,8 m q,=+2 nC=+2'1O" C 12--1 nC--1-10.9 C a)V,=?, V,=?; b)A=? S1.2.3, c) VI' =?, V:i = '?, qj =? i q2 =? Pretostavljamo da je naboj ql nepokretan, a naba] Q2-pod djelovanjem elektricnih sila premjesta ad rastojanja rl;::;d, do rastojanja r2;;:::2R. </p><p>a) Poteneijal kugle je V = k '! , te je r </p><p>V =k.'lL=9 10' Nm' . 2.10-9 </p><p>C 225V 1 R] C 2 O,08m </p><p>b) Rad koji izvr!;; elektritna sila da se lopte dodirnu je, A = kg,g J...</p></li></ul>