Document

FIZIKA
Govorilne in konzultacijske ure
2014/2015
Tedenske govorilne in konzultacijske ure:
Klemen Zidanšek: sreda od 8.00 do 8.45 ure
petek od 9.40 do 10.25 ure
ali po dogovoru…
v kabinetu D17
Telefon: 03/428 58 44
[email protected]
Literatura:
R.Kladnik, Fizika za srednješolce 1,
Gibanje sila snov, (DZS)
R.Kladnik, Fizika za srednješolce 2,
Energija toplota zvok, (DZS)
R.Kladnik, Fizika za srednješolce 3,
Svet elektronov in atomov, (DZS)
Poglavja razporejena glede na program in letnik:
Strojni tehnik SSI 1 letnik
Gradbeni tehnik SSI 1 letnik
Logistični tehnik SSI 1 letnik
Kemijski tehnik SSI 1 letnik
Elektrotehnik SSI 2 letnik
Tehnik računalništva SSI 2letnik
Elektrotehnik PTI 1 letnik
1.
2.
3.
4.
Strojni tehnik SSI 2 letnik
Gradbeni tehnik SSI 2 letnik
Logistični tehnik SSI 2 letnik
Kemijski tehnik SSI 2 letnik
Elektrotehnik SSI 3 letnik
Tehnik računalništva SSI 3letnik
Elektrotehnik PTI 2 letnik
1.
2.
3.
4.
5.
Strojni tehnik PTI 1 letnik
Avtoservisni tehnik PTI 1 letnik
Gredbeni tehnik PTI 1 letnik
1.
2.
3.
4.
FIZIKALNE KOLIČINE
GIBANJE
SILA
MEHANIČNE LASTNOSTI SNOVI
5. DELO IN ENERGIJA
6. TOPLTA
7. TERMIČNE LASTNOSTI SNOVI
ELEKTRIČNO POLJE
ELEKTRIČNI TOK
MAGNETNO POLJE
MAGNETNA INDUKCIJA
ATOMIKA in JEDRSKA ENERGIJA
6. NIHANJE IN VALOVANJE
FIZIKALNE KOLIČINE
GIBANJE
SILA
MEHANIČNE LASTNOSTI SNOVI
5. DELO IN ENERGIJA
6. TOPLTA
7. TERMIČNE LASTNOSTI SNOVI
Tehnik mehatronike
SSI 1 letnik
1.
2.
3.
4.
5.
FIZIKALNE KOLIČINE
DELO IN ENERGIJA
TOPLTA
TERMIČNE LASTNOSTI SNOVI
NIHANJE IN VALOVANJE
Tehnik mehatronike
SSI 2 letnik
1. ZVOK – AKUSTIKA
2. GEOMETRIJSKA OPTIKA
1. ATOMIKA
2. JEDRSKA ENERGIJA
Tehnik mehatronike
PTI 1 letnik
1.
2.
3.
4.
5.
FIZIKALNE KOLIČINE
DELO IN ENERGIJA
TOPLTA
TERMIČNE LASTNOSTI SNOVI
NIHANJE IN VALOVANJE
1. ATOMIKA
2. JEDRSKA ENERGIJA
Medijski tehnik
SSI 1 letnik
1.
2.
3.
4.
FIZIKALNE KOLIČINE
GIBANJE
SILA
MEHANIČNE LASTNOSTI SNOVI
1. DELO IN ENERGIJA
2. TOPLTA
3. TERMIČNE LASTNOSTI SNOVI
Medijski tehnik
SSI 2 letnik
1. NIHANJE IN VALOVANJE
2. ZVOK – AKUSTIKA
3. GEOMETRIJSKA OPTIKA
Kozmetični tehnik
PTI 1 letnik
1.
2.
3.
4.
FIZIKALNE KOLIČINE
DELO IN ENERGIJA
TOPLTA
TERMIČNE LASTNOSTI SNOVI
1. FIZIKALNE KOLIČINE
-Zaokroževanje (rezultate zaokrožujemo na dve
številski mesti).
-Znanstveni zapis.
-SI sistem.
-Predpone.
-Povprečna vrednost in napake.
To so vsebine, ki jih je potrebno znati.
2. GIBANJE
GIBANJE – spreminjanje lege telesa v
opazovalnem sistemu.
-5
-4
𝑥2
-3
-2
-1
0
Δ𝑥 = 𝑥2 − 𝑥1
1
2
3
4
𝑥1
𝑥1 in 𝑥2 sta legi opazovanega telesa.
Razlika med končno 𝑥2 in začetno lego 𝑥1 je PREMIK.
Δ𝑥 = 𝑥2 − 𝑥1
POT je dolžina tirnice telesa v opazovanem časovnem
intervalu 𝑠.
5
𝑥 [𝑚]
2. GIBANJE
HITROST
Kvocient premika in časovnega intervala:
𝑥2 − 𝑥1 Δ𝑥
𝑣=
=
𝑡2 − 𝑡1
Δ𝑡
Enota [m/s = 3,6 km/h]
POVPREČNA HITROSTI
Kvocient (daljše) prepotovane poti in (večjega)
časovnega intervala:
𝑠
𝑣=
𝑡
2. GIBANJE
1. Med polurnim sprehodom prehodimo dva
kilometra dolgo pot. Izračunajte povprečno velikost
hitrosti hoje in jo izrazi v m/s.
2. Kolesar vozi s povprečno hitrostjo 20𝑘𝑚/ℎ.
Izračunajte, v kolikšnem času prekolesari 33𝑘𝑚 dolgo
pot.
2. GIBANJE
POSPEŠEK
Kvocient spremembe hitrosti in časovnega intervala,
v katerem pride do spremembe hitrosti:
𝑣2 − 𝑣1 ∆𝑣
𝑎=
=
𝑡2 − 𝑡1
∆𝑡
Enota [m/s2]
2. GIBANJE
PREMO ENAKOMERNO GIBANJE
Hitrost je stalna.. v = konst.
Pospešek je enak nič.
𝑣
𝑥
𝑥0
0
𝑡
0
𝑡
Pot pri premem enakomernem gibanju pa je enaka:
𝑠 = 𝑣𝑡
Primer: Ali kaže graf na sliki enakomerno gibanje?
Opiši to gibanje.
𝑥
𝑣
𝑥0
0
𝑡
0
2. Skiciraj graf hitrosti za to gibanje.
𝑡
Primer: Ledenik drsi s hitrostjo 1,0 ∙ 10−6 𝑚/𝑠. Koliko časa
potrebuje, da se premakne približno z 1,0 𝑘𝑚?
a. 3,0 meseca.
b. 3,0 leta.
c. 30 let.
d. 300 let.
2. GIBANJE
PREMO ENAKOMERNO POSPEŠENO GIBANJE
Δ𝑣
𝑎=
Δ𝑡
𝑣
𝑣 = 𝑣0 + 𝑎𝑡
𝑣 2 = 𝑣02 + 2𝑎s
1 2
s = 𝑣0 𝑡 + 𝑎𝑡
2
𝑣0
0
𝑡
Tekač prvi dve sekundi po startu enakomerno
pospešuje in doseže hitrost 10 𝑚𝑠 −1 .
Izračunajte njegov pospešek in pot, ki jo v tem
času opravi.
2. GIBANJE
Prosti pad je PREMO ENAKOMERNO POSPEŠENO
GIBANJE z pospeškom
𝑚
𝑔 = 9,81
𝑣 = 𝑔𝑡
𝑔𝑡 2
ℎ=
2
𝑠2
𝑣 2 = 2gh
Začetna lega je nič. Začetna hitrost je nič.
𝑡 je časovni interval padanja.
ℎ je premik telesa ali globina.
𝑣 je hitrost ob koncu intervala.
Primer: Kolikšna je globina vodnjaka, če
zaslišimo pljusk kamna 3,0𝑠 po tem, ko kamen
spustimo? Zanemarite čas, ki ga zvok
potrebuje, da pride do vrha.
𝑡 = 3,0𝑠
𝑔 = 9,8𝑚/𝑠 2
ℎ =?
ℎ=
𝑔𝑡 2
2
9,8𝑚/𝑠 2 3,0𝑠 2
2
ℎ=
ℎ = 44 𝑚
2. GIBANJE
KROŽENJE
Je gibanje telesa po krožnici.
trenutna lega
Lok:
s= 𝜑𝑟 [m]
Frekvenca:
𝑁 1 1
𝜈= =
= Hz
𝑡 𝑡0 s
𝑟(𝑡)
prepotovana pot - lok
𝜑(𝑡)
𝑟(0)
izhodišče
Δ𝜑 2𝜋
𝑣 1
Kotna hitrost: 𝜔 = Δ𝑡 = t 0 = 2𝜋𝜈 = 𝑟 𝑠
Primer: Telo kroži okrog središča krožnice s
polmerom 20m tako, da v eni minuti opravi kot
1,5 𝑟𝑎𝑑. Kakšno pot opravi v tem času?
2. GIBANJE
Radialni pospešek:
𝑣2
𝑎𝑟 =
= 𝜔2 𝑟
𝑟
Usmerjen je od krožečega telesa proti
središču kroženja.
𝑣
𝑎𝑟
Primer: Kolikšna je velikost radialnega
pospeška za delček, prilepljen na konec 30cm
dolge lopatice ventilatorja, ki se vrti z 200
obrati v minuti.
3. SILA
Vpliv telesa iz okolice na
telo, ki ga opazujemo
(opazovano telo):
• Sila vpliva na hitrost,
• ali obliko telesa.
Količina: Sila, 𝐹.
Enota: Newton, 1𝑁 = 1𝑘𝑔 𝑚 𝑠 2 .
3. SILA
Vrste sil:
•
•
•
•
Elektromagnetna sila,
Gravitacijska sila,
Šibka jedrska sila,
Močna jedrska sila.
𝐹𝑔
Prijemališče sile je točka, v kateri deluje sila, s
katero nadomestimo vpliv porazdeljene sile.
Nosilka sile je premica na kateri je prijemališče
sile in ima enako smer kot sila.
3. SILA
Količina: Teža, 𝐹𝑔 . Enota: Newton, 𝑁.
𝑭𝒈 = 𝒎𝒈
Težni pospešek: 𝑔 = 9,8 𝑚/𝑠 2
Sila kot vektor
Sila je vektor ima smer in velikost.
𝐹
Seštevanje vzporednih sil
𝐹𝑅 = 𝐹1 + 𝐹2 + 𝐹3 + ⋯
Seštevanje vzporednih sil, ki delujejo v enaki smeri:
FR
F2
F1
F1
F2
FR  F1  F2
Seštevanje vzporednih sil, ki delujejo v nasprotnih smereh:
F2
F1
FR
F1
F2
FR  F1  F2
Seštevanje pravokotnih sil
F2
F2
FR
F1
FR  F12  F22
F1
Sila 𝐹1 ima velikost 15𝑁, sila 𝐹2 ima velikost 10𝑁.
Kolikšna je velikost vsote teh dveh sil ko sta:
a) Vzporedni v isti smeri
b) Vzporedni v nasprotnih smereh
c) Pravokotni.
Seštevanje poljubnih sil
F2
FR
F1
F2
F1
Seštevanje več sil
F3
F2
F2
F1
F3
FR
F1
Razstavljanje sile na
pravokotne komponente
Fy
𝐹𝑥 = 𝐹 cos(𝛼)
F

𝐹𝑦 = 𝐹 sin(𝛼)
Fx
Sila zapisana s koordinatama:
𝐹 = (𝐹𝑥 , 𝐹𝑦 )
Z vrvjo, ki oklepa z vodoravnico kot 30°, vlečemo
sani po vodoravni podlagi s silo 100𝑁. Razstavi silo
vrvice na vodoravno in navpično komponento.
Z vrvjo, ki oklepa z vodoravnico kot 60°, vlečemo
voziček po vodoravni podlagi s silo 400𝑁. Razstavi
silo vrvice na vodoravno in navpično komponento.
OPAZOVALNI SISTEM
OPAZOVALNI SISTEM:
Telo ali skupina teles, ki jih opazujemo.
OKOLICA:
Telesa, ki niso del sistema.
ZUNANJE SILE:
Vpliv teles iz okolice na telesa sistema.
NOTRANJE SILE:
Vpliv teles iz opazovalnega sistema na druga telesa v
sistemu.
1. NZ, zakon vztrajnosti:
𝐹=0⇔𝑎=0
2. NZ, zakon gibanja:
𝐹 = 𝑚𝑎
3. NZ, zakon o vzajemnem učinku:
𝐹12 = −𝐹21
Sila trenja




































F
Fl
Ft
t
Trenje je posledica privlačnih sil med delci snovi, ki se
dotikata.
Lepenje(statično trenje) je sila med dotikajočima
telesoma, ki se ne premikata eden glede na
drugega.
Trenje(dinamično trenje) je sila med dotikajočima
telesoma, ki se premikata eden glede na
drugega.
Kotalilni upor:
Valj se začne premikati ob manjšem kotu naklona
strmine z večjim pospeškom v primerjavi s klado.
Kotalilni upor je manjši kot lepenje in trenje.
Eksperimentalno proučevanje sile trenja da naslednje
rezultate:
1) Vektor sile trenja je vzporeden s stičnima
ploskvama in je usmerjen v negativni smeri glede
na gibanje.
2) Velikost sile trenja ni odvisen od velikosti površine
stičnih ploskev in je odvisen od materiala stičnih
ploskev.
3) Velikost sile trenja je odvisen od normalne sile na
podlago(normalne-pravokotne sile na stično
površino).
Če povzamemo je velikost sile trenja enaka:
𝐹𝑡 = 𝑘𝑡 𝐹𝑛
𝐹𝑙 = 𝑘𝑙 𝐹𝑛
k - koeficient trenja in lepenja je konstanta odvisna od
stičnih materialov ni pa odvisen od hitrosti gibanja
stičnih ploskev. (koeficient nima enote)
Primer:
Klada z maso 5,0kg leži na ravni mizi.
Koeficient lepenja med klado in podlago je
0,30. Najmanj kolikšna mora biti velikost sile,
usmerjenje vzporedno s podlago, da se klada
premakne.
NAVOR (ne bo na
preverjanu)
Gibanje večjega telesa opišemo z:
Translacijo – vse točke telesa se gibljejo v
enaki smeri z enako hitrostjo
Rotacija – vse točke se gibljejo po krožnicah s
središčem na skupni premici, ki se imenuje
os vrtenja.
Navor opiše vpliv sile na rotacijo!!!
Primer: zavore
povzročajo navor in
ustavijo rotacijo kolesa
Navor (M) je enak produktu sile F in ročice r‘:
M = F r´
O
r
r´

b)
F
[N m]
r‘ – ročica ali najkrajša
razdalja med osjo vrtenja in
nosilko sile
r – razdalja med osjo vrtenja
in prijemališčem sile
M = F r sin
𝜑 je kot med nosilko sile in r.
Navor
Nekaj primerov navora:
O
O
O
r = r´
r, r´ = 0
r
r´
F
a)
M=Fr

F
b)
M = F r sin𝜑
F
c)
M=0
Predznak navora:
+ Navor, ki vrti v smeri nasproti urinega kazalca je pozitiven.
- Navor, ki vrti telo v smeri urinega kazalca je negativen.
Primer: Vrata široka 1m odpiramo s silo 10N. S kakšnim
navorom delujemo na vrata:
a) če je sila pravokotna na ravnino vrat?
b) če je sila pod kotom 60o glede na ravnino vrat?
Rešitev:
r=1m
F = 10 N
a)  = 90o
b)  = 60o
M = F r sin
= 10 N1 m  sin 90o
M = F r sin
= 10 N1 m  sin 60o
M = 10 N m
M = 8,66 N.
Naloga 1: S silo 2N delujemo na disk s polmerom 0,5 m kot
prikazujejo slike a) b) in c). Izračunaj navore za vse
primere?
Rešitev:
F=2N
r = 0,5 m
a)  = 0o
M=0Nm
b)  = 45o
M = F r sin
= 2 N0,5 m  sin 45o
M = 0,7 N m
c)  = 0o
M=0Nm
TLAK
Učinek isto velike sile na različno velike površine ni
enak…
Zato definiramo novo količino tlak 𝒑. Tlak je enak
kvocientu pravokotne komponente sile in površine na
katero sila deluje.
F
S
F
p
S
Enota: pascal 𝑃𝑎 = 𝑁 𝑚2
Pogosto uporabljamo tudi enoto [1bar = 1 ∙ 105 Pa]
Tlak ima drugačen učinek na trdna telesa kot tekočine
V trdnih snoveh se tlak
širi samo v smeri sile,
ki tlak povzroča.
V tekočinah se sila širi v
vseh smereh in deluje
pravokotno na vse
površine.
Primer uporabe tlaka v tekočinah – hidravlika:
S1
F1
p
S1
F1
F2
S2
F2
p
S2
𝑆1
Pascalov
zakon:
𝑆2
F1 F2

S1 S 2
ali:
p1  p2
Bat premera 1,0 cm pritisnemo s silo 100 N. Bat je s cevjo
povezan z batom premera 10 cm. Kolikšno silo zadrži
drugi bat? Za koliko se premakne drugi bat, če se prvi
premakne za 10 cm?