1. No category

Primeri izpitnih vprašanj
1) Naštej in opiši Newtonove zakone! Opiši primer uporabe 1. Newtonovega zakona na primeru telesa,
obešenega na strop z dvema vrvicama!
Newtonovi zakoni so trije zakoni, ki opisujejo gibanje teles. Newtonovi zakoni gibanja so:
1. Telo miruje ali se giblje premo enakomerno, če nanj ne deluje nobena sila ali pa je vsota vseh sil, ki
delujejo nanj enaka nič.
2. Pospešek telesa je premo sorazmeren z rezultanto sil na telo in obratno sorazmeren z maso telesa.
(F=ma)
3. Če prvo telo deluje na drugo telo s silo, deluje to na prvo z enako veliko, a nasprotno usmerjeno silo.
(Zakon o vzajemnem učinku)
2) Razloži 2. Newtonov zakon in opiši primer uporabe pri gibanju telesa
po klancu!
Pospešek telesa je premo sorazmeren z rezultanto sil na telo in obratno
sorazmeren z maso telesa.(a=F/m)
3) Opiši sili lepenja in trenja, kakšna je razlika? Opiši primer sile lepenja pri telesu na klancu!
Sila lepenja je komponenta sile podlage, ki preprečuje gibanje telesa, ki miruje na podlagi. Je vzporedna
podlagi, v nasprotni smeri rezultante preostalih sil in ima maksimalno vrednost, ki je odvisna od pravokotne
(normalne) sile podlage:
Fl<Fn kl
kl je koefcient lepenja in je odvisen od snovi, iz katerih sta telo in podlaga, in od površin obeh stčnih
ploskev. Sile, manjše od Fl (in prav tako vzporedne podlagi), ne morejo spravit telesa v gibanje. Pojav se
imenuje lepenje.
Trenje je pojav, da deluje telo, po katerem drsi drugo telo, s silo trenja, ki ima nasprotno smer od smeri
gibanja. Sila trenja Ftr je premo sorazmerna z normalno komponento sile Fn, s katero pritska prvo telo na
stčno ploskev. Sorazmernostni koefcient je koefcient trenja kt:
Ftr= Fn kt
Koefcient trenja je odvisen od snovi, iz katerih sta mejni ploskvi teles, od njune hrapavost oziroma
obdelave, od morebitnih nečistoč ter tudi od relatvne hitrost drsenja enega telesa glede na drugo. Največjo
vrednost ima pri hitrost nič, ko telesi mirujeta. V tem primeru govorimo o koefcientu lepenja, sam pojav pa
imenujemo lepenje. Koefcient trenja je neodvisen od velikost stčne površine.
4) Zapiši izrek o kinetčni energiji točkastega telesa! Kako je kinetčna energija povezana z delom
konstantne sile, ki deluje na telo?
Kinetčna energija je energija, ki jo ima telo zaradi svojega gibanja. Izračunamo jo lahko kot delo, potrebno,
da telo spravimo v gibanje.
5) Kaj je konzervatvna sila? Opiši zvezo med delom sile teže in potencialno energijo točkastega telesa!
Opiši primer uporabe ohranitve energije na primeru telesa, ki se spust po klancu!
Konservatvna sila (tudi potencialna sila) je sila, katere skupno opravljeno delo po poljubno izbrani
zaključeni pot je enako nič. Delo, ki ga konservatvna sila opravi pri premiku med izbranima
točkama, je neodvisno od izbranega tra, če ostajata začetna in končna točka ist. Pridevnik
konservatven izhaja iz dejstva, da lahko, kadar imamo opravka s konservatvno silo, vpeljemo
potencial in potencialno energijo, zato je mogoče učinke sile obravnavat kot spremembe
potencialne energije kar pomeni, da se skupna mehanska energija ohranja. Vse osnovne sile so
konservatvne.
Potencialna energija je enaka delu, ki ga opravi sila teže na določeni višini.
6) Zapiši delo sile vzmet in zvezo le-tega s prožnostno energijo!
Prožnostno energijo imajo napeta ali stsnjena prožna telesa (vzmet, elestka, ...). Telesa so prožna, če se po
prenehanju delovanja sil povrnejo v prvotno obliko. Napeto ali stsnjeno telo, je zmožno opravljat delo, zato
mu pripisujemo posebno obliko energije - prožnostno energijo.
Prožnostna energija vzmet je sorazmerna s kvadratom spremembe njene dolžine. Enaka je polovičnemu
produktu koefcienta vzmet in kvadrata njenega raztezka ali skrčka. Hookov zakon: F=kx
7) Zapiši in pojasni izrek o mehanski energiji točkastega telesa! Opiši primer uporabe ohranitve
mehanske (polne) energije telesa!
Mehanska energija je v fziki energija, ki povzroča gibanje po prostoru ter fzikalne spremembe telesa na
katerega vplivamo.
Delo vseh sil razen sile teže je enako vsot kinetčne, potencialne in prožnostne energije.
Primer uporabe:
8) Kako zapišemo silo gravitacije med dvema sferno simetričnima telesoma? Kako pospešek prostega
pada na površju Zemlje izrazimo z gravitacijsko konstanto? Kakšno vlogo igra sila gravitacije pri
enakomernem kroženju geostacionarnih satelitov?
Med poljubnima telesoma z neničelno maso vlada privlak, ki je sorazmeren produktu njunih mas in obratno
sorazmeren kvadratu razdalje med telesoma. Gravitacijska sila je vedno privlačna (torej nikoli odbojna) in je
zelo šibka, razen v primeru, da ima vsaj eno od teles zelo veliko maso.
mg=G mM/r2
g=GM/r2 ; G:gravitacijska konstanta, M:masa Zemlje, r:razdalja od središča Zemlje
Sila gravitacije povzroča kroženje geostacionarnih satelitov, če so na ravno pravšnji oddaljenost od Zemlje.
9) Kaj je sunek sile? Zapiši izrek o gibalni količini točkastega telesa, kdaj se le-ta ohranja?
Sunek sile je v mehaniki količina, ki spremeni gibalno količino gibajočega se telesa. Ko se sila v času trajanja
ne spreminja, lahko izračunamo sunek sile kot zmnožek sile in časa Δt v karerem ta sila deluje.
Izrek o gibalni količini pove, da je skupni sunek zunanjih sil enak spremembi gibalne količine.
Kadar na telo ne delujejo zunanje sile je gibalna količina in posledično hitrost konstantna.
G=mv --> gibalna količina točkastega telesa.
10) Kako izračunamo silo curka? Zapiši silo curka ki deluje na mirujočo oviro!
Sila curka je sila, s katero pravokotno vpadajoč curek kapljevine s prečnim presekom S, hitrostjo v in stalnim
masnim pretokom φm deluje na mirujočo površino. Če se pri tem kapljevina ne odbija od stene, temveč
odteka ob površini navzdol, je sila curka enaka:
,kjer je F sila in ρ gostota kapljevine.
Če se kapljevina pri tem odbija od površine, je sila curka večja. Največja možna sila bi bila dosežena v
primeru, ko bi se kapljevina odbijala nazaj z enako hitrostjo, takrat bi bila sila enaka:
Tretji Newtonov zakon pravi, da telo, na katere površino deluje curek s silo, deluje na vpadlo kapljevino z
nasprotno enako silo. Ta sila povzroči spremembo gibalne količine vpadle kapljevine.
ΔG je sprememba gibalne količine, ΔV pa volumen kapljevine, ki priteče v času Δt. V primeru, ko bi se
kapljevina odbila nazaj z enako hitrostjo, bi bila sprememba gibalne količine dvakrat večja:
11) Kakšna je nasprotna sila curka, kje jo izrabljamo (princip reaktvnega motorja)?
Freak =
Nasprotna sila curka je nasprotna sili curka, imenovana tudi reaktvna sila. Izrabljamo jo za potovanje raket
po vesolju.
12) Kako izračunamo delo konstantne sile? Kaj je mehanska moč?
Delo izračunamo kot skalarni produkt med silo in premikom prijemališča sile,
s1 in s2 začetna in končna točka premika na tru.
pri čemer sta
Če je gibanje premo, sila pa konstantna se delo enostavneje izračuna po enačbi
Sila v primeru, da je kot med vektorjem sile in pot enak 90º, ne opravi nobenega dela.
Moč je fzikalna količina določena kot delo opravljeno v enot časa. Pri mehanskih sistemih, v katerih je
sprememba energije enaka sprejetemu ali oddanemu delu, je moč enaka kar odvodu energije W po času t.
13) Zapiši defnicijo težišča togega telesa! Pojasni izračun težišča na primeru homogenega kvadra! Kaj
pove izrek o gibanju težišča togega telesa?
Težišče togega telesa je točka telesa, določena kot uteženo povprečje vseh točk telesa, pri čemer je utež
sorazmerna masi telesa (“vsa masa telesa zbrana v težišču”). Z vpeljavo težišča lahko obravnavo togega
telesa prevedemo na obravnavo točkastega telesa.
Če težišče zapišemo kot vektor je formula: r`= ∫r` dm÷ ∫dm
Ob upoštevanju dm=ρ dV
Homogeni kvader:
Izrek o gibanju težišča: Težišče togega telesa se giblje enako kot točkasto telo, katerega masa bi bila enaka
celotni masi togega telesa.
14) Kako izračunamo navor sile? Kako se glasi 2. Newtonov zakon za vrtenje togega telesa okoli stalne
osi?Opiši primer uporabe pri kotaljenju telesa po klancu!
Navor je v fziki količina, ki nastopa pri kroženju točkastega telesa in vrtenju togega telesa. Enaka je
produktu sile in razdalje premice sile od osi. Matematčno je navor vektorska količina, ki jo izračunamo kot
vektorski produkt med ročico r, to je s krajevnim vektorjem od izhodišča v osišču do prijemališča sile, in silo
F:
Velikost navora je:
če je φ kot med ročico in silo.
Drugi Newtonov zakon za vrtenje: M= J α
Navor je produkt vztrajnostnega momenta in kotnega pospeška.
Primer uporabe:
15) Zapiši izrek o vrtlni količini togega telesa! Kako zapišemo vrtlno količino pri vrtenju okoli
nepremične osi, kdaj se vrtlna količina ohranja?
Če na telo ne deluje noben navor ali je vsota navorov enaka 0, tedaj se vrtlna količina togega telesa ohranja.
Γ= J ω
16) Kako zapišemo kinetčno energijo togega telesa? Primer kroglice, ki se kotali po klancu!
+
Prvi del enačbe je posledica gibanja težišča, drugi pa posledica vrtenja telesa.
Primer:
17) Kaj je elastčna in kaj plastčna deformacija telesa? Zapiši Hook-ov zakon! Za katero od obeh vrst
deformacije velja? Kaj je meja prožnost, kaj meja trdnost?
Deformacije delimo na elastčne in plastčne. Pri elastčnih se telesu po prenehanju delovanja sile povrne
prvotna oblika, pri plastčnih pa oblika telesa tudi po prenehanju delovanja sile ostane vsaj delno
deformirana.
Hookov zakon podaja raztezek ali skrček prožnega telesa pri deformaciji (raztezanju, stskanju) z dano silo.
Velja za elastčne deformacije, zatorej le pri dovolj majhnih silah, ki ne povzročijo plastčne deformacije.
Meja prožnost je največja obremenitev, ki telesa še ne plastčno deformira.
18) Kaj je Poissonovo število? Kakšna je sprememba prostornine pri raztezanju telesa v eni smeri?
Razmerje med relatvnim raztezkom in relatvnim prečnim skrčkom (zožitkom) se označuje z m, njegova
obratna vrednost pa je Poissonovo število μ. Poissonovo število je določeno kot absolutna vrednost
razmerja med relatvnim skrčkom v prečni smeri (kontrakcija) in relatvnim raztezkom v vzdolžni smeri
(dilatacija) pri nateznih obremenitvah snovi, oziroma med relatvnim raztezkom v prečni smeri in relatvnim
skrčkom v vzdolžni smeri pri tlačnih obremenitvah snovi.
Sprememba prostornine je enaka dV/V = dl/l + 2dx/x
dV/V = 1/E (1-2μ) dF/s
19) Kako se spremeni prostornina telesa pri vsestranskem stskanju? Kaj je stsljivost? Ali je stsljivost
povezana z elastčnim modulom snovi?
Stsljivost (oznaka χ) je v fziki snovna konstanta, določena pri deformaciji snovi kot razmerje med relatvno
spremembo prostornine telesa (ΔV/ V) in spremembe tlaka (Δp), ki je povzročil to spremembo. Večja
stsljivost pomeni, da je telo lažje deformirat. Med snovmi imajo največjo stsljivost plini.
Stsljivost je povezana z elastčnim modulom snovi.
Χ = 3 1/μ (1-2μ)
20) Opiši torzijsko in strižno deformacijo telesa! Kako t deformaciji kvanttatvno opišemo?
21) Kakšno gibanje je nihanje, kakšna je tpična nihajna enačba? Kaj je krožna frekvenca nihanja, kaj
nihajni čas, kaj amplituda nihanja?
Nihanje je periodično gibanje, ki ga lahko opredelimo z amplitudo ter frekvenco.
Tipična nihajna enačba: d2x/dt2 + kvx/m= 0
Amplituda nihanja je največji odmik ali odklon, nihajni čas ali perioda je čas, ki ga nihalo potrebuje za
gibanje med dvema zaporednima ustreznima odmikoma ali odklonoma (npr. med dvema zaporednima
obiskoma ene od skrajnih leg), frekvenca pa je število nihajev na sekundo. Krožna frekvenca je število
nihajev v 2 sekund.
22) Opiši matematčno, vzmetno ali fzikalno nihalo, kakšen je nihajni čas?
Matematčno nihalo je idealno težno nihalo, ki je sestavljeno iz točkastega telesa, obešenega na zelo tanki in
dolgi nitki. Na masno točko deluje samo težnost. Nihalo ima naslednje lastnost:
• nitka, na kateri visi masna točka, je brez teže
•
masna točka ima maso, ki se nahaja na koncu nitke
•
gibanje se izvaja v eni ravnini
•
•
gibanja ne mot nikakršen upor
nihanje nastane samo zaradi sile težnost na masno točko
23) Na primeru vzmetnega nihala zapiši energijo nihanja! Kaj je dušeno nihanje? Kaj je vsiljeno nihanje,
kako je z amplitudo nihanja pri takem nihanju?
Nihalo ima v ravnovesni legi največjo hitrost. Takrat je tudi kinet čna energija Wk nihala
največja. Medtem ko se nihalo premika prot ravnoves ni legi, se njegova hitrost manjša
in prav tako tudi kinet čna energija. Kinet čna energija nihala je vedno pozit vna.
Frekvenca, s katero se spreminja, je dvakrat večja kot je frekvenca nihanja. Ker se pri
nedušenem nihanju energija nihanja ohranja, se kinet čna energija pretvarja v drugo
obliko, ki je odvisna od vrse nihala. Celo tna energija nih anja se pri nedušen em niha nj u
ne spreminja, je konstantna.
W = Wk + Wpr
W = ½ mv2 + ½ kvx2
24) Posledica česa je hidrostatski tlak, kolikšen je v dani globini? Pojasni princip hidravlične stskalnice!
Hidrostatski tlak je tlak v mirujoči tekočini in je posledica njene lastne teže.
25) Posledica česa je vzgon, kako ga izračunamo? V kateri točki telesa prijemlje sila vzgona?
Vzgon je sila, ki deluje na potopljeno telo v mirujoči tekočini. Sila vzgona kaže v nasprot smeri od sile teže in
je po Arhimedovem zakonu po velikost enaka teži izpodrinjene tekočine. Zaradi vzgona telesa plavajo na
gladini kapljevine, kadar zmnožek prostornine telesa in gostote tekočine presega maso telesa, oziroma so
navidezno lažja, če so potopljena v tekočino.
Ker je hidrostatski tlak v tekočini, ki z vseh strani pritska na telo, izotropen, se izenačita sili na levo in desno
stranico telesa, prav tako pa tudi sili na sprednjo in zadnjo stranico. Ne izenačita pa se sili na zgornjo in
spodnjo stranico — ker je hidrostatski tlak ob spodnji ploskvi večji od hidrostatskega tlaka ob zgornji ploskvi,
je rezultanta sil (sila vzgona ) različna od nič. Vidimo torej, da je sila vzgona ravno enaka masi kapljevine z
dano gostoto in prostornino V = Sh, kar je, pomnoženo s težnim pospeškom, enako teži izpodrinjene
tekočine.
Prijemališče sile vzgona je v težišču potopljenega dela telesa.
26) Zapiši silo površinske napetost! Kakšna je energija površinske napetost?
Površinska napetost je pojav, da se gladina kapljevine obnaša kot prožna plošča. Posledica tega je, da se
kapljevine zberejo v kapljice, kot tudi kapilarnost, pojav, da se kapljevina, ki moči podlago, vzpne po stenah
ozke cevke.
Zaradi površinske napetost deluje na rob gladine sila F, ki je premo sorazmerna dolžini roba l.
Sorazmernostni koefcient je površinska napetost γ.
Ker je za molekule energijsko ugodneje, če so v notranjost kapljevine, kot če so na gladini, je potrebno
opravit delo, da iz notranjost kapljevine prinesemo molekulo na gladino in s tem povečamo njeno
površino.
27) Pojasni in zapiši tlačno razliko, potrebno za vzdrževanje milnega mehurčka in kapljice!
28) Kaj je mejni kot, pojasni kapilarni dvig!
Mejni kot je kot, pod katerim se kapljevina dotka trdne snovi.
Če v posodo s kapljevino potopimo kapilaro, se bo v primeru, da kapljevina moči steklo (θ < 90 º), gladina
kapljevine v kapilari dvignila nad gladino v posodi. Do dviga pride, ker je steklo raje v stku s kapljevino kot z
zrakom in jo potegne navzgor. Ta pojav imenujemo kapilarni dvig. V nasprotnem primeru, če kapljevina
stekla ne moči, se bo gladina v kapilari spustla pod nivo gladine v posodi.
29) Kaj je masni in kaj prostorninski tok tekočine? Zapiši Bernoullijevo enačbo, pojasni količine, ki
nastopajo! Opiši primer uporabe v primeru iztekanja posode iz tekočine!
Masni tok je določen z maso tekočine, ki steče v časovni enot skozi izbrani presek.
Prostorninski tok tekočine je je razmerje med pretočeno prostornino in časom pretoka.
Bernoullijeva enačba opisuje stacionarni laminarni tok nestsljive in neviskozne tekočine vzdolž tokovnice.
Pri tem je ρ gostota tekočine, v njena hitrost, g težni pospešek, h višina nad izbrano ničelno ravnino in p tlak.
30) Kako zapišemo kvadratni zakon upora v tekočini? Kaj je zastojni tlak?
Kvadratni zakon upora opisuje upor sredstva na telo, ki se giblje v tekočini, ali pojav, da se tekočina upira
pretakanju po cevi. V obeh primerih narašča sila upora z drugo potenco hitrost. Kvadratni zakon upora velja
pri velikih vrednosth Reynoldsovega števila (Re), ko je tok tekočine turbulenten.
Zastojni tlak je tlak, ki nastane zaradi ovire v toku tekočine, pred katero se hitrost tekočine zmanjša
praktčno na nič.
Ob predpostavki, da je potencialna energija tekočine konstantna in da je hitrost tekočine ob oviri enaka nič,
približno velja naslednja enačba za zastojni tlak.
31) Kako zapišemo linearni zakon upora v tekočini, kaj je Reynoldsovo število?
Pri laminarnem toku je hitrost plast tekočine daleč stran od telesa enaka hitrost v nemotenem toku, plast
tekočine tk ob telesu pa miruje glede na telo. Zato je strižna hitrost različna od nič, z njo povezana strižna
sila pa ima komponento v smeri, nasprotni relatvni hitrost. Skupno silo upora dobimo z integracijo
prispevkov komponente strižne sile po celotni površini telesa. Račun je zapleten in le za kroglo analitčno
izvedljiv; rezultat je Stokesov zakon.
Za upor drugih teles ima linearni zakon upora v splošnem obliko:
Pri tem je l značilna linearna razsežnost v prečnem preseku telesa, k pa koefcient, odvisen od oblike in lege
telesa.
Reynoldsovo število (označba Re) je brezrazsežno število, s katerim v mehaniki tekočin označimo tok
tekočin. Določeno je kot razmerje, pri katerem v števcu nastopa zmnožek značilne dolžine v prečnem
prerezu l (npr. premera krogle, ki se giblje v tekočini, ali premera cevi, po kateri teče tekočina), gostota
tekočine ρ in povprečna hitrost gibanja tekočine vs, v imenovalcu pa (absolutna) dinamična viskoznost η.
32) Zapiši Poiseuille-ov zakon za laminarni pretok viskozne tekočine po cevi, pojasni, od kod izvira!
Poiseuillov zakon podaja prostorninski pretok pri laminarnem toku nestsljive viskozne tekočine po gladki
valjast cevi s stalnim presekom pri majhnih vrednosth Reynoldsovega števila.
33) Opiši potujoče valovanje na vrvici! Kaj je valovna dolžina valovanja, frekvenca valovanja, kakšna je
zveza med njima? Kakšni vrst valovanj ločimo, v čem se razlikujeta?
Valovna doližina je najmanjša razdalja med točkama v potujočem valovanju, pri katerih je nihanje v
valovanju sočasno. Frekvenca valovanja je število ponavljajočih se dogodkov v časovni enot. Zveza med
njima je hitrost valovanja.
Pri transverzalnem valovanju nihajo delci snovi ali polje pravokotno na smer širjenja motnje. Zgleda sta
elektromagnetno valovanje ter valovanje prožne vrvi. Pri longitudinalnem valovanju pa nihajo delci snovi v
smeri širjenja motnje; zgled je zvok.
Valovi na morski gladini ne spadajo v nobeno od našteth skupin, ampak so kombinacija obeh; delci pri
valovanju opisujejo eliptčne pot.
34) Kaj je stojno valovanje, kako nastane? Kakšne so lastne frekvence strune, vpete med nosilca?
Stoječe valovanje imenujemo valovanje, ki se na koncu vrvi, oziroma na koncu piščali odbije in potuje nazaj,
pri čemer se vpadni in odbit val srečata in seštejeta. Kjer se srečata dva hriba ali dve dolini, se valovanje
ojači, kjer se srečata hrib in dolina, se pa valovanje oslabi. Stoječe valovanje je valovanje, ki ne potuje,
ampak valovi se na istem mestu gibljejo gor in dol. Kjer je vrv vpeta, zrak ne more nihat, zato se na teh
mesth pojavijo vozli, kjer pa zrak niha z največjo amplitudo se pojavijo hrbt. Enako je v piščali. Nastanek
stoječega valovanja je možen le za tste valovne dolžine, ki imajo vozel na zaprtem delu piščali ali na vpetem
delu strune, oziroma pri določenih frekvencah, ki jih imenujemo lastne frekvence. Vsak omejen prostor ima
svoje lastne frekvence, ki so odvisne od oblike in velikost. Valovanja z ustreznimi frekvencami se ojačijo,
tsta z drugačnimi pa ne, zato tak prostor imenujemo resonator. Pri človeku sta resonatorja govorni trakt in
uho, pri instrumenth pa je resonator trup instrumenta.
35) Opiši pojav odboja in loma valovanja!
Odboj je v fziki nenadna sprememba smeri valovne fronte na meji dveh različnih sredstev, pri čemer
valovna fronta spremeni smer tako, da se vrne v sredstvo iz katerega je vpadla na mejo. Zgledi so odboj
svetlobe, zvoka in valovanja na vodni gladini.
Lom svetlobe je fzikalni pojav, ki opisuje spremembo smeri svetlobnega žarka zaradi spremembe hitrost pri
potovanju valov med snovmi z različnim lomnim količnikom. Na meji med sredstvi se valu spremeni smer;
njegova valovna dolžina se poveča ali zmanjša, medtem ko frekvenca ostaja konstantna. Svetlobni žarek se
na primer razprši ko vstopi in izstopi iz stekla. Razumevanje te zamisli je pripeljalo do izuma refraktorja,
daljnogleda z lečami.
36) Pojasni pojav interference pri valovanju na dveh režah, zapiši pogoj za ojačitev valovanja!
Interferenca je sestavljanje dveh ali več koherentnih valovanj, pri čemer nastane nov valovni vzorec.
Po načelu superpozicije je skupni odmik nihajoče količine (npr. odmik, jakost električnega polja) v izbrani
točki in izbranem trenutku enak vsot odmikov te količine za vsako od posameznih valovanj. Pri sestavljanju
valovanj z enako fazo se valovni hrbt prvega valovanja ujemajo z valovnimi hrbt drugega valovanja, zato je
skupna amplituda večja. Pravimo, da pride do konstruktvne interference. Če pa sta valovanji v protfazi, tako
da je njuna fazna razlika enaka 180°, pa pride valovni hrbet prvega valovanja na valovno dolino drugega
valovanja in obratno, tako da se valovanji vzajemno popolnoma oslabita. Pojav imenujemo destruktvna
interferenca.
Pogoj za ojačitev: asinρ= N λ
37) Pojasni zvočno valovanje, zapiši zvezo med odmiki molekul ter tlačno razliko!
Zvok je mehansko valovanje, ki se širi v dani snovi (trdnini, kapljevini ali plinu). V kapljevinah in plinih je zvok
vedno vzdolžno (longitudinalno) valovanje, v trdninah pa je mogoče izzvat tudi prečno zvočno valovanje.
Zvok lahko opredelimo s frekvenco in amplitudo zvočnega tlaka. Prva je povezana z višino tona, druga z
glasnostjo. V ožjem pomenu defniramo kot zvok le zvočno valovanje s frekvencami v slišnem območju
človeškega ušesa, to je med 20 Hz in 20.000 Hz. Zvok z nižjimi frekvencami imenujemo infrazvok, z višjimi pa
ultrazvok. Zvok so valovi nihanja pritska, v katerih je zrak stsnjen in nato raztegnjen, ko se zvok oddaljuje
od svojega vira.
38) Kaj je jakost in kaj glasnost zvoka?
Jakost zvoka je pravzaprav gostota energijskega toka in je enaka j= P/S pri čemer je P= W/t (W=energija, ki v
času t preide skozi zanko).
Glasnost zvoka je defnirana tako, da povzročita dva tona v ušesu približno enak občutek glasnost ne glede
na frekvenco. Občutljivost ušesa za zvok je približno logaritemsko odvisna od jakost zvoka, kar je
upoštevano pri defniciji glasnost:
Pri tem je j0 najmanjša jakost zvoka, ki jo lahko z ušesom zaznamo.
Zveza med jakostjo in glasnostjo zvoka je v splošnem odvisna od frekvence. Odvisnost jakost zvoka od
njegove frekvence podajajo za poslušanje z obema povprečnima, zdravima ušesoma Fletcher-Munsonove
krivulje. Pogosto najdemo glasnost podano v decibelih (dB). Tako defnirano glasnost dobimo, če v enačbo, s
katero je določena glasnost, vstavimo j0=10-12 W/m2. To ustreza jakost zvoka z glasnostjo nič fonov pri
frekvenci 1000 Hz. Glasnost, izražena v decibelih, ni odvisna od frekvence zvoka.
39) Kaj je Dopplerjev pojav? Opiši primer in zapiši enačbe, ki podajajo frekvence valovanj!
Dopplerjev pojav je fzikalni pojav kjer zaradi gibanja vira, opazovalca ali obeh nastane navidezna razlika v
valovni dolžini zvoka ali svetlobe. Pojav se imenuje po avstrijskem matematku in fziku Christanu Andreasu
Dopplerju. Dopplerjev pojav je značilen za vsako valovanje, če se opazovalec ali vir valovanja gibljeta drug
glede na drugega. Pojavi se sprememba frekvence oziroma valovne dolžine. Opazovalec, ki se giblje prot
zvočnemu viru sliši višjo frekvenco, kot če se oddaljuje.
Kadar se izvor valovanja giblje, opazovalec zazna valovanje s spremenjeno frekvenco: odvisna je od hitrost
izvora glede na sprejemnik. Ko se izvor približuje, je frekvenca večja, ko se oddaljuje, pa manjša.
Ločimo primer, ko se giblje izvir in miruje sprejemnik: ν = ν0 /(1∓ v/c)
ter primer, ko izvir miruje in se giblje izvir: ν =ν 0 (1 ± v/c)
kjer je v projekcija hitrost izvira oz. sprejemnika na zveznico med izvirom in sprejemnikom. Po dogovoru je
pozitvna, če se sprejemnik in izvir oddaljujeta oz. negatvna v nasprotnem primeru.
40) Kaj je to enačba stanja, kaj pomeni idelani plin, kakšna je enačba stanja za idealni plin?
Enačba stanja v fziki in termodinamiki podaja zvezo med temperaturo, tlakom in prostornino za dano snov
ali zmes snovi. Ena najpreprostejših enačb stanja je splošna plinska enačba, ki navzlic svoji preprostost
razmeroma dobro velja za pline pri nizkih tlakih in visokih temperaturah, odpove pa v območju visokih
tlakov in nizkih temperatur. Idealni plin je plin v katerem zanemarimo privlačne sile med molekulami plina
in volumen, ki ga zasedajo same molekule.
Splošna plinska enačba: pV= nRT
41) Zapiši zvezo med temperaturo plina in kinetčno energijo molekul, od kod jo dobimo?
Notranja energija idealnega enoatomnega plina je posebej enostaven zgled, na katerem lahko pokažemo
zvezo med opisom sistema z mikroskopskimi mehanskimi količinami ter opisom z makroskopskimi
termodinamičnimi količinami.
Molekule enoatomnega idealnega plina obravnavamo kot točkasta telesa, ki ne delujejo druga na drugo.
Edini prispevek k energiji je translacijska kinetčna energija. Notranja energija takega plina je potemtakem
kar enaka skupni kinetčni energiji vseh N molekul v posodi. Če skupno kinetčno energijo delimo s številom
molekul, dobimo povprečno kinetčno energijo.
42) Kakšna je porazdelitev molekul plina po hitrost, kako je defniriana in od česa odvisna povprečna
hitrost?
Boltzmannova porazdelitev je verjetnostna porazdelitev, ki se uporablja na mnogih področjih fzike in
kemije. Je osnova kinetčne teorije plinov, ki natančno opiše veliko osnovnih lastnost plinov, vključujoč tlak
in difuzijo. Boltzmannovo porazdelitev uporabljajo tudi pri opisu prenosa elektronov in drugih pojavih.
43) Kaj je prosta pot, kakšna je povprečna prosta pot?
44) Opiši pojav difuzije! >Od česa je odvisna difuzijska konstanta?
Difuzija je spontano razširjanje snovi, toplote ali gibalne količine zaradi prostorske nehomogenost
odgovarjajočih fzikalnih količin. Difuzija je relatvno hitra v plinih, počasnejša v tekočinah in zelo počasna v
trdnih snoveh.
Difuzijska konstanta (oznaka D) je snovna konstanta, določena kot sorazmernostni faktor med gostoto
snovnega toka in gradientom koncentracije v difuzijskem zakonu. Mednarodni sistem enot predpisuje za
difuzijsko konstanto sestavljeno enoto m2s-1.
j= 1/3 vλ d(N/V)/dx
D= 1/3 v λ
45) Zapiši 1. zakon termodinamike in pojasni količine, ki v njem nastopajo!
Prvi zakon termodinamike ali zakon o ohranitvi energije določa, da je sprememba polne energije sistema
enaka vsot dovedene ali oddane toplote in dovedenega ali oddanega dela. Polna energija je vsota kinetčne,
potencialne, notranje in drugih oblik energije.
46) Na kakšne načine se razširja toplota? Natančneje opiši prevajanje toplote!
Toplota (oznaka Q) je v fziki količina, ki meri energijo, katera zaradi razlike v temperaturi prehaja iz enega
telesa na drugo.
47) Kaj je električni naboj, odkod mikroskopsko izvira? Zapiši silo med dvema točkastma nabojema,
pojasni količine!
Električni naboj je ena temeljnih lastnost snovi. Naboj je mera za izdatnost izvorov električnega polja. Na
telesa z nabojem deluje elektromagnetno polje, obenem pa so tudi izvor tega polja. Interakcija med
nabojem in elektromagnetnim poljem je ena od štrih osnovnih sil, ki nastopajo v naravi. Naboj v fziki
navadno označujemo s črko e.
Naboj je lahko pozitven ali negatven. Silo med dvema točkastma nabojema podaja Coulombov zakon.
Naboj lahko neposredno merimo s pripravo, imenovano elektrometer. Izpeljana enota mednarodnega
sistema enot za merjenje naboja je coulomb. Naboj prosth delcev vedno nastopa v mnogokratnikih
osnovnega naboja, medtem ko je naboj kvarkov mnogokratnik tretjine osnovnega naboja.
Mikroskopsko izvira iz povečanja ali zmanjšanja števila elektronov na opazovanem delu telesa.
Z e1 smo označili prvi naboj, z e2 drugega, z r pa razdaljo med njima. ε0 = 8,854 187 817 · 10-12 AsV-1m-1 je
infuenčna konstanta. Sili rečemo električna ali Coulombova sila.
48) Kakšna je jakost električnega polja okoli točkastega naboja, kaj so silnice, kakšna je zveza med
jakostjo električnega polja in silo na točkast naboj?
E = e/(4π ε0 r2)
F = E1e2
Silnice so
49) Kaj je Gaussov izrek, kakšna je jakost električnega polja okoli dolge ravne enakomerno nabite žice?
e/ ε0 = ∫E dS (integral po zaključeni ploskvi, ki vsebuje naboj e)
E = e/( 2πrlε0 )
50) Zapiši izraz za elektrostatsko potencialno energijo dveh točkasth nabojev, pojasni, kako ga dobimo!
Wep = e1e2/( 4π ε0 r )
51) Kakšna je jakost elek. polja v okolici razsežne enakomerno nabite plošče, kakšna pa med ploščama
ploščnega kondenzatorja?
E = e/ ( 2S ε0 ) razsežna plošča
E = e/ ( S ε0 ) kondenzator
52) Zapiši defnicijo električne napetost, pojasni zvezo med napetostjo in jakostjo električnega polja
med ploščama ploščnega kondenzatorja!
U(r',r) = - ∫E dr
defnicija električne napetost
53) Pojasni, kaj je električni dipol, ter navor nanj v zunanjem električnem polju!
Električni dipol je par enako velikih, a nasprotno predznačenih električnih nabojev na neki (navadno majhni)
razdalji. Električni dipol opišemo z električnim dipolnim momentom, vektorsko količino, katere velikost je
enaka produktu naboja in razdalje med nabojema, usmerjen pa je v smeri od negatvnega prot pozitvnemu
naboju. Če sta električna naboja, ki sestavljata električni dipol, stalna, govorimo o stalnem ali
permanentnem dipolu, če pa sta nastala zaradi električne infuence, pa o induciranem dipolu.
Na električni dipol z dipolnim momentom pe deluje v zunanjem električnem polju E navor M, ki je enak
vektorskemu produktu električnega dipolnega momenta in jakost električnega polja.
54) Kakšna je energija polja v električnem kondenzatorju, kako jo izračunamo? Kaj je gostota energije
elek. polja?
Delo, ki ga opravimo, ko kondenzator nabijemo z nabojem e, je shranjeno v obliki energije električnega polja
med ploščama kondenzatorja.
We= ½ ε0 V E2
we= ½ ε0 E2 ; D= ε0 E2 => we= ½ D E
55) Pojasni pojav električne infuence in polarizacije! Kako se spremeni kapaciteta kondenzatorja, če je
napolnjen z dielektrikom in zakaj?
Infuenca imenujemo pojav, ko se na površini nevtralnega in izoliranega prevodnika kot posledica zunanjega
električnega polja nabere naboj. Do tega pride, ker električno polje požene električni tok znotraj prevodnika,
tako se na delu površine nabere negatven naboj, drugje pa enaka količina pozitvnega. Ta naboj se imenuje
infuencirani naboj, razporedi pa se tako, da je jakost električnega polja znotraj površine prevodnika enaka 0.
Električno polje se zaradi infuenciranega naboja spremeni tako, da površina prevodnika postane
ekvipotencialna ploskev, silnice so pravokotne na površino. Električna polarizacija (oznaka P) je fzikalna
količina, ki opisuje, da se v dielektriku, postavljenem v zunanje električno polje, molekule s permanentnim
električnim dipolom uredijo tako, da v povprečju kažejo v smer polja, ali pa da molekule ali atomi brez
električnega dipolnega momenta dobijo inducirani dipolni moment.
Kondenzatorju se kapaciteta poveča za dielektrično konstanto dielektrika zaradi električne polarizacije v
snovi.
56) Kaj je električni tok? Kaj je električna upornost, kaj specifčna upornost?
Električni tok (oznaka I) v fziki in elektrotehniki imenujemo usmerjeno gibanje nosilcev električnega naboja,
bodisi po praznem prostoru, bodisi po kovini ali drugem električnem prevodniku. Električni tok je defniran
kot količina naboja, ki v danem časovnem intervalu preteče skozi dani presek. Mednarodni sistem enot
predpisuje za merjenje električnega toka enoto amper.
Električna upornost (oznaka R) je fzikalna in elektrotehniška količina, določena z Ohmovim zakonom kot
razmerje med napetostjo U na električnem uporniku in tokom I, ki teče skozenj. Zaradi upora se električni
vodniki segrevajo in oddajajo toploto. Nekatere snovi imajo lastnost, da njihov električni upor pri zelo nizkih
temperaturah pade na nič. Pojav je znan kot superprevodnost. U=IR
Specifčna upornost (oznaka ζ) je fzikalna količina, določena kot sorazmernostni koefcient med električnim
uporom vodnika R ter razmerjem med dolžino l in presekom vodnika S.
57) Opiši in na primeru uporabi 1. in 2. Kirchofov izrek!
Vsota tokov, ki pritekajo v neko vozlišče v električnem krogu, je enaka vsot tokov, ki iz tega vozlišča
odtekajo, ali drugače povedano, vsota tokov v vozlišču je enaka 0.
V sklenjeni tokovni zanki je vsota padcev napetost na vseh elementh v zanki enaka vsot napetost na vseh
izvirih napetost, ki nastopajo v zanki, ali drugače povedano, razlika električnih potencialov v zanki pri
zaporedni vezavi upornikov je enaka 0.
58) Kaj je električna moč, za kaj se porablja v vezju z enim samim uporom? Kakšna je razlika med močjo
v primeru enosmerne in izmenične napetost, kaj je efektvna napetost?
Pri enosmernem električnem toku se moč izračuna kot zmnožek napetost U in toka I.
Pri izmeničnem električnem toku je treba upoštevat, da napetost in tok nista v fazi. Moč se zato izračuna
kot zmnožek efektvne napetost Uef, efektvnega toka Ief in kosinusa kota faznega zamika φ med tokom in
napetostjo:
59) Pojasni polnjenje in praznjenje kondenzatorja!
Polnjenje kondenzatorja pomeni nabiranje naboja (e) na elektrodah kondenzatorja. Kondenzator se ne polni
enakomerno. Napetost se na kondenzatorju se s časom spreminja sledeče:
UC je napetost na kondenzatorju, t čas, U0 (konstantna) gonilna napetost na katero je kondenzator priklučen
od t = 0 naprej, C kapacitvnost kondenzatorja in R upor v električnem krogu (npr. upor vodnikov). Vpeljemo
oznako τ = RC, ki predstavlja čas, v katerem bi se kondenzator nabil do končne vrednost pri začetni hitrost
polnjenja.
Na začetku je v nesklenjenem električnem krogu vir napetost s konstantno gonilno napetostjo U0, upor R in
prazen kondenzator (e(t = 0) = 0). Ob t = 0 sklenemo krog. Takrat je UC = 0, UR = U0 in I = U0 / R, pri čemer je I
električni tok v krogu in UR padec napetost na uporu, po Ohmovem zakonu enak UR = IR.
Po dolgem času () se polnjenje konča, ko je napetost na kondenzatorju enaka gonilni napetost: UC = U0.
Takrat je I = 0A UR = 0V
Zapišemo drugi Kirchofov zakon za krog: UR + UC = U0,
Pri danih začetnih pogojih je rešitev te diferencialne enačbe
60) Opiši magnetno silo, ki deluje na naboj v magnetnem polju in na vodnik v magnetnem polju! Pojasni
količine, ki nastopajo v enačbah!
Magnetno silo imenujemo silo, s katero deluje magnetno polje na vodnik, po katerem teče električni tok. Na
vodnik dolžine l, po katerem teče tok I deluje v homogenem magnetnem polju z gostoto B sila:
Sila je pravokotna na smer vodnika in na smer gostote magnetnega polja. Dolžini vodnika l smo pripisali
vektorsko naravo tako, da ima smer električnega toka, ki teče po vodniku. Magnetna sila na vodnik je
odvisna od kota φ med smerjo magnetnega polja in smerjo toka. Na magnetno silo vpliva le pravokotna
komponenta smeri gostote magnetnega polja, Bsinφ.
Na posamičen električni naboj e, ki se giblje s hitrostjo v v magnetnem polju z gostoto B, pa deluje sila
61) Kakšna je gostota magnetnega polja okoli dolgega ravnega vodnika, kakšna je sila med vzporednima
ravnima vodnikoma?
F2= B1· I2 · l2 = μ0· l2I1· I2 / (2π· r)
Magnetna sila med vzporednima vodnikoma z enakima električnima tokoma je premo sorazmerna s
kvadratom toka in dolžino vodnikov ter obratno sorazmerna z medsebojno razdaljo vodnikov.
62) Zapiši Amperov zakon, pojasni uporabo na primeru izracuna gostote magnetnega polja v tuljavi!
Amperov zakon ali zakon o magnetni napetost pravi, da je magnetna napetost po sklenjeni zanki enaka
vsot zaobjeth tokov in premikalnih tokov.
Gostota magnetnega v ravni tuljavi, skozi katero teče tok je odvisna od točke opazovanja. Podobno kot pri
električnem polju tudi tu pravimo, da polje na splošno ni homogeno. V primeru, da je presek tuljave S veliko
manjši od njene dolžine d, lahko izračunamo gostoto magnetnega polja B.
Izračunajmo integral ∫ B⋅ ds po zaklučeni pot okrog ravnega vodnika po katerem teče tok I:
63) Kaj je magnetni pretok? Zapiši indukcijski zakon! Primer vrtenja zanke v zunanjem magnetnem
polju.
Magnetni pretok ( oznaka Φm) je merilo za število magnetnih silnic skozi izbrano ploskev. Mednarodni sistem
enot predpisuje zanj izpeljano enoto Vs, oziroma weber. Magnetni pretok skozi zaključeno površino je enak
0, zaradi dejstva, da ne obstajajo magnetni monopoli. Zveza velja splošno in je znana kot zakon o
magnetnem pretoku, ki predstavlja eno od Maxwellovih enačb:
Če cev magnetnih silnic objema zanka, je v zanki inducirana napetost enaka negatvni časovni spremembi
objetega magnetnega pretoka:
Indukcijski zakon v fziki pravi, da je pri elektromagnetni indukciji inducirana napetost Ui v zaključeni zanki
premo sorazmerna hitrost spreminjanja magnetnega pretoka Φm skozi površino te zanke.
Pri tem je E jakost induciranega električnega polja v vodniku, ds pa neskončno majhen premik vzdolž zanke.
Predznak inducirane napetost razlaga Lenzovo pravilo, po katerem se v zanki inducirani tok, ki skuša zaradi
lastne indukcije s svojim magnetnim poljem nasprotovat spremembi, ki ga je povzročila.
64) Kakšna sta inducirana napetost in induciran tok pri premikanju vodnika po zunanjem magnetnem
polju?
Pri enakomernem premikanju ravnega vodnika po homogenem magnetnem polju tako, da je vodnik
pravokoten na smer magnetnega polja, smer premikanja pa pravokotna tako na vodnik kot na magnetno
polje, se indukcijski zakon poenostavi v izraz:
Induciran magnetni pretok nasprotuje težnji po spreminjanju magnetnega pretoka skozi zanko. Pri pravilu
pritegne pozornost reakcija ali nasprotovanje (upiranje). Induciran tok je torej neke vrste reakcijski tok, tok z
nasprotnim magnetnim učinkom.
65) Kaj je induktvnost, kakšna je induktvnost dolge tuljave? kako se induktvnost spremeni, če je
tuljava napolnjena z določeno snovjo?
Induktvnost (oznaka L) je elektrotehniška in fzikalna veličina, ki podaja razmerje med magnetnim pretokom
skozi sklenjeno zanko in električnim tokom, ki je vzrok tega magnetnega pretoka:
Če je tuljava napolnjena z določeno snovjo se spremeni za indukcijsko konstanto te snovi, poveča, če je snov
magnetna ali paramagnetna in zmanjša, če je snov diamagnetna.
66) Kakšna je gostota energije magnetnega polja v tuljavi?
wm= ½ B2/(μ0μ) (splošno)
wm= ½ μ0μ N2 I2 / l2
Wm = -A = ½ L I2 (delo, ki ga opravlja tok napetost, da poganja tok po krogu)
67) Izračunaj tok v tokokrogu s tuljavo, ki ga napaja vir izmenične napetost!
68) Kaj je nihajni krog, kakšen tok teče po njem, kakšna je zveza med amplitudo napetost in toka?
Nihajni krog je najpreprostejši električni krog, v katerem pride do nihanja. Sestavljata ga kondenzator in
tuljava. Kondenzator nabijemo na neko začetno napetost U0, nato pa izvor napetost odstranimo. V vsakem
trenutku mora po drugem Kirchhofovem izreku veljat, da je vsota vseh napetost v električnem krogu
enaka nič:
Pri tem je napetost na tuljavi, napetost na kondenzatorju, L induktvnost tuljave, I električni tok, e naboj na
kondenzatorju in C njegova kapacitvnost. Z odvajanjem enačbe po času t dobimo diferencialno enačbo 2.
reda za tok:
Enačba ima enako
obliko, kot jo ima enačba nedušenega nihanja, zato njeno rešitev
poznamo:
Lastna krožna frekvenca takega nihajnega kroga je enaka
U(t) = I(t) R
69) Opiši elektromagnetno valovanje, zapiši zvezo med električnim in magnetnim poljem!
Elektromagnetno valovanje je valovanje električnega in magnetnega polja in je transverzalno. Električno in
magnetno polje valujeta v smeri pravokotno eno na drugo in vzdržujeta druga drugo. V prostoru se
elektromagnetno valovanje širi s hitrostjo svetlobe v smeri, pravokotni na smer električnega in magnetnega
polja. Elektromagnetno valovanje prenaša gibalno količino in energijo, pri čemer je polovica te shranjena v
električnem polju, druga polovica pa v magnetnem polju. Elektromagnetno valovanje z valovnimi dolžinami
med 400 in 700 nm zaznavamo kot svetlobo. Elektromagnetno valovanje obravnavamo v okviru
elektrodinamike. Elektromagnetno valovanje se obenem obnaša kot valovanje in kot curek fotonov, čemur
pravimo valovno-delčni dualizem. Kadar opisujemo elektromagnetno valovanje kot valovanje, ga opišemo s
hitrostjo razširjanja (ki je enaka hitrost svetlobe) ter valovno dolžino ali frekvenco. Ko pa ga opisujemo kot
curek delcev, pa podamo njihovo energijo E; to pa Planckova zveza povezuje s frekvenco ν: E = hν. Pri tem je
h Planckova konstanta h = 6,626 ·10-34 Js.
E = B x c (vektorski produkt hitrost razširjanja valovanja in magnetnega polja)
E(x,t)= E0 sin (kx-Ωt)
B(x,t)= B0 sin(kx-Ωt)
70) Opiši spekter EM valovanja in princip dipolne antene!
Glede na valovno dolžino delimo elektromagnetno valovanje na radijske valove, mikrovalove, infrardeče
valovanje, svetlobo, ultravijolično valovanje, rentgenske žarke in žarke gama. V principu je elektromagnetni
spekter neskončen in zvezen. V praksi je zgornja meja valovne dolžine velikost Vesolja samega, medtem ko
naj bi bila spodnja meja v bližini Planckove dolžine. Valovanje z daljšo valovno dožino ima nižjo frekvenco in
obratno. Skladno s Planckovo zvezo nosijo največ energije kvant valovanja z najvišjo frekvenco (in najkrajšo
valovno dolžino); med naštetmi so to žarki gama in trdi rentgenski žarki.
Klasično dipolno anteno ali anteno lambda polovic sestavlja ravna žica dolžine 2l, ki jo na sredini napaja
izmenična napetost. Polvalovni dipol ima dolžino 2l = λ/2. Radiacijski vzorec polja je dokaj zapleten, vendar
se poenostavi daleč od antene. V tej aproksimaciji se elektromagnetni valovi širijo radialno navzven v obliki
koncentričnih krogov s središčem na sredini antene. Torej je v tem približku polje najmočnejše v pravokotni
smeri antene in ima celo vrednost 0 v njeni vzporedni smeri. Značilno za sevanje dipola daleč stran je tudi
odvisnost polja 1/r.
71) Kakšna je gostota energijskega toka EM valovanja, kako zapišemo Poyntngov vektor?
Celotna gostota energije elektromagnetnega valovanja je vsota gostote energije magnetnega in elektčnega
polja.
w= E2 ε0
Ker je v elektromagnetnem valovanju wm=we se gostota sinusno spreminja s časom.
w= E2 ε0 sin2 (kx-Ωt)
wpovprečna= ½ E2 ε0
j= dW/Sdt ;dV=S c dt
dW=wpovprečnadV = ½ E2 ε0 S c dt
j= ½ E2 ε0 S c dt/ (Sdt)
Poyntngov vektor predstavlja smer in velikost energijskega toka elektromagnetnega polja.
E predstavlja jakost električnega polja in H jakost magnetnega polja. Gostoto energijskega toka (v W/m2)
izračunamo kot časovno povprečje Poyntngovega vektorja.
= 1/µo ExB
72) Opiši lom, odboj in popolni odboj svetlobe!
Lom svetlobe je fzikalni pojav, ki opisuje spremembo smeri svetlobnega žarka zaradi spremembe hitrost
pri potovanju valov med snovmi z različnim lomnim količnikom. Na meji med sredstvi se valu spremeni
smer; njegova valovna dolžina se poveča ali zmanjša, medtem ko frekvenca ostaja konstantna.
Svetloba se odbije takrat, ko potuje med dvemi sredstvi z različnima lomnima količnikoma. Navadno se del
svetlobe odbije od mejne ploskve, ostanek pa se lomi. Do popolnega odboja svetlobe od gostejšega sredstva
pride, če je vpadni kot večji od mejnega kota.
Lomni zakon:
= c1/c2
ß1>ß2 --> n2>n1 --> c1>c2 Lom v optčno gostejše sredstvo. (obratno je lom v optčno redkejše sredstvo)
73) Pojasni nastanek slike pri krogelnem zrcalu in zbiralni leči!
74) S stališča optke opiši človeško oko! Kakšne so najbolj pogoste okvare, kako jih odpravimo in kaj je
dioptrija?
75) Pojasni princip delovanja mikroskopa in povečavo le-tega!
76) Pojasni princip delovanja daljnogleda in povečavo le-tega!
77) Opiši pojav interference svetlobe na tanki plast (olje na vodi)!
78) Opiši uklon svetlobe na uklonski mrežici, zapiši pogoj za ojačitev!
Uklonska mrežica (tudi optčna mrežica) je ploščica, ki ima veliko število rež (zarez), ki so majhne v
primerjavi z valovno dolžino valovanja. Reže so običajno prozorni deli med zarezami na površini ploščice.
Valovanje, ki pade na mrežico, se uklanja in na drugi strani dobimo interferenčno sliko z izrazitmi
maksimumi in minimumi jakost svetlobe. Mrežice imajo tudi več sto rež na milimeter.
Uklonska mrežica vsebuje ponavljajočo se strukturo, ki uklanja svetlobo. Pri tem dobimo v različnih smereh
ojačanja. Smeri teh ojačanj so odvisne od strukture mrežice in valovne dolžine vpadajoče svetlobe. Jakost
kaže izrazite maksimume v smereh določenih kotov, ki jih dobimo z naslednjim obrazcem:
d = razdalja med dvema sosednjima režama (mrežna konstanta je število zarez na dolžinsko enoto, n. pr. 300
rež/mm, enota:mm-1)
ßm = kot smeri m-tega maksimuma
ßi = vpadni kot svetlobe na mrežico
lambda = valovna dolžina vpadajoče svetlobe
m =red ojačitve – maksimuma (celo število, negatvno ali pozitvno ali nič)
Za m=0 se mrežica obnaša kot ravno zrcalo (odbojna mrežica) oziroma kot prozorna ploščica (prosojna
mrežica). To pomeni, da so v ničelnem redu vse valovne dolžine, za druge rede pa je kot odvisen od valovne
dolžine in se različne valovne dolžine uklonijo pod različnimi kot.
79) Opiši sipanje elektromagnetnega valovanja na kristalih, zapiši Braggov pogoj za ojačitev!
Braggov uklon je uklon oziroma sipanje rentgenskih žarkov na kristalni mreži. Pri tem pride v določenih
smereh zaradi interference do močnih ojačanj. Pojav se ne opaža na tekočinah, opaža pa se na tekočih
kristalih (samo, če je valovna dolžina primerljiva z velikostjo molekul oziroma medplastno razdaljo)
Braggov uklon dobimo, kadar elektromagnetno valovanje (ali curek elementarnih delcev ali mikrovalovi)
pade na kristal. Žarki se na kristalni mreži sipljejo in v določenih smereh dobimo ojačitve v skladu z
Braggovim pogojem . Do ojačitev pride v smereh, kjer je razlika pot žarkov, ki se sipljejo (odbijejo) od
različnih kristalnih ravnin, enaka mnogokratniku valovnih dolžin vpadajočega valovanja.
80) Opiši sevanje črnega telesa, zapiši Wienov zakon!
Črno telo je telo, ki absorbira vse valovanje, ki pade nanj. To je teoretčno telo, najbljižji realni približek pa je
majhna luknja v črni škatli, ki ima stalno temperaturo. Valovna dolžina valovanja in jakost, ki ga črno telo
oddaja, je odvisna samo od njegove temperature in se lahko pojasni s pomočjo kvantne teorije.
Wienov zakon (tudi Wienov zakon o premiku) je v fziki zakon, po katerem je zmnožek valovne dolžine λ0
vrha spektralne gostote sevanja črnega telesa in njegove absolutne temperature T konstanten. Valovna
dolžina vrha se zmanjšuje z naraščanjem temperature.