Memo : Fizika : Pregled gradiva fizike za osnovne i srednje škole 9789532021042 [PDF]

Zitiervorschau

Pregled gradiva fizike za osnovne i srednje škole ISBN: 978-953-202-104-2

Te h nički

Uredio: I. Horvat

Sastavili : grupa autora

urednik: Z. Novak

9 789532 021042

··-·

~--~·-·

···-·--·······-···········-············································································································································

TUELA RAZLičm OBLICI

POSTOJANA AGREGATNA STANJA ČVRSTO

TEKUĆE

PLINOVITO

Opisujemo: SVOJSTVA TUELA

duljina [metar]

PROSTORNOST (PROTEŽNOST)

MASA

ploština

(vaga)

volumen (obujam)

Pokusima:

-mjerimo svojstva -mjerimo mjerilima -mjerimo jedinicama SI-sustava.

Zaključujemo:

PROSTORNOST

MASA

GUSTOĆA

Tijela se sastoje od sitnih čestica ATOMA i MOLEKULA.

1.2.

MEĐUNARODNI

SUSTAV JEDINICA SI

OSNOVNE FIZIKALNE VELIČINE NAZIV

Duljina Masa Vrijeme Temperatura Jakost električne struje Jakost svjetlosti Količina tvari

OZNAKA I m I

T I

J. Iv n

MJERNE JEDINICE NAZIV

metar kilogram sekunda kelvin amper kandela mol

OZNAKA m kg

s K

A cd mol

S pomoću osnovnih SI jedinica tvore se i izvedene jedinice uz dodavanje odgovarajućih predmetaka, npr. kilometar od predmetlca kilo i osnovne jedinice metar.

„

........................................................................................................................................................ .............................................

.............................................

NEKI DECIMALNI PREDMECI ZA TVORBU DECIMALNIH JEDINICA Veće

predmetak

101 102 103 106 109 1012 101s 1011

11.4.

izvedene jedinice naziv oznaka da deka h hekto k kilo meg;a M G

lrie:a

T p E

peta eksa

tera

MJERNE JEDINICE ZA DULJINU ( l )

i lm =lOdm=lOOcm=lOOOmm i 1 dm=l/lOm=O.l m= 10·1 m2

l

!

lcm=l/100m=O.Olm=10" m 1 mm =111000 m = 0.001 m = 10·3 m

11.s. l i l

Manje izvedene jedinice predmetak oznaka naziv 10-1 deci d 10-2 c centi 10-3 mili m 10-6 mikro u 1()-9 n nano 10-12 p pi.ko 10-1s f femto 10·18 a ato

I· Pretvorbew faktor je to. I

MJERNE ffiDINICE ZA PLOŠTINU (A,S)

1 m2 = 100 dm2 = 12 dm2 1m2 =10 000 cm2 = 10" cm2 1m2 =1000000mm2= 106 mm2 1 dm2 =1/100m2 =0.0l m2 = 10·2 m2 2 2 2

j i 1 cm =1/10000m =0.0001m =10""m2

!Pr tvorbeni fak1or je 100= toi. 1

! 1 mm22 =1/1 0002000 m2=O. 000001 m2 = 10-6 m2 2 i 1dm2 =100 cm 2= 10 000 mm 1 1

1cm =100mm

·11.6.

MJERNE JEDINICE ZA VOLUMEN (V)

! I m3 = 1000 dm3= loJ dm3 ! 1m3 =1 000000cm3 =1036 cm3 3 i 1 m = 1 000 000 000 mm =319 mm ! 1 dm33 =111000 m3 = 0.001 m = 10·3 m3 3 3 1

I Pretvorbeni faktor Je l 000 = IO' .1

i 1 cm =111 000 000 m = 0.000 001 m = 10-6 m3 1 mm3 =111 000 000 000 m3 =O. 000 000 001 m3 = 10-9 m3

i

i IL =lOdL=lOOcL=lOOOmL i IL =I dm 3 1

i

lmL= 1 cm3 lkL=lOOOL=lm3

11.1.

MJERNE JEDINICE ZA MASU (m)

j 1 k = 1000 g = 100 dag j lt tona)= lOOOkg

i 1 dag= lOg= lOOOcg= lOOOOmg

i

! 1 cg= 11100 g = 0.01 g = 10·2 g 1 mg =111000 g = 0.001 g = 10"' g

1.8.

MJERNE JEDINICE ZA VRIJEME (t)

1 h (sat) = 60 min (minuta) 1 min = 60 s (sekundi) 1min=1/60h 1 dan=24h 1 dan = 1 440 min I dan= 86 400 s 1 god (godina) = 365 dana

OSTALE FIZIKALNE VELIČINE I NJIBOVE MJERNE JEDINICE U SI SUSTAVU 11.9. ! Put(s)=m

! Površina, ploština (A,S) = m2 i Volumen, obujam (V) = m, j

Gustoća (p) =kg/ m,

„!„„~~„~.:~

... „.„ ... „ .„„„ .. „.„ .... „.„ .... „ ..„ ... „.„„.„ .. „.„„„„„„„„„ .. „ .. „.„.„„„ ............ „.„„. „„.

Moment sile (M) =Nm Koeficijent trenja(µ)= (nema jedinice) Tiak (P.) =Pa

IZNIMNO DOPUŠTENE JEDINICE

1.10.

Vrijeme (t) = min Volumen (V) = L Tlak (p) = bar Temperatura (u)= oC

=>~1 = 1 S~(P)=W

Korisnost (TI)= (nema jedinice) Toplina (Q) = J Specifični toplinski kapacitet (c) =JI (kgK.) Unutarnja energija (U)= J l.11.

GUSTOĆA- p (ro) je svojstvo tvari iz koje su građena tijela:

gustoća= masa/obujam

T

p-m gustoća je razmjerna masi

[p] = lkg/m3

p=mN

p-IN

gustoća je ob~uto

razmjerna

obu1mu

[p]=lg/cm3

i--·V V = m/p lg/cm = 1000 kg/m I L -------m = p-----_ ___.____________ __.________ __,_ 3

m[kg]

3

m[kg]

B

V[m3]

V [m3]

:..........2.„ mBUD.IEl.OVANJE TIJELA ••• „.„ •• „.„.••• „ .. „ •• „......................................................................................................................... .......................................... ························ .................... i Međudjelovanje tijela očituje se kao SILA (F). Jedinica za silu je njutn (N), a mjerilo za silu je dinamometar. 1 : Fizikalne veličine mogu biti VEKTORSKE ili SKALARNE. Vektorske su veličine određene veličinom, smjerom i i hvatištem, dok su skalarne veličine odrećene jedino veličinom. Vektonke veli&ae SilaF Težina O TrenjeF; Moment sile ~ Brzina-V Ubmmje(akceleracija)

~B A ... .. .. .. .. ... ....... „ •.. „ .. „.„.„„„ ......... .. .. ....... ........... „

••........•...•...•.•. „ .. „ . „ .. „

...... „

.• „ .•... „ „

:

Skalane veli&ae

masam vriieme t wstoćap

r

tlakp energijaE toplina Q

HVATIŠTE SILE je točka A u kojoj djeluje sila F.

„

i 2.1.

GRAVITACUSKA SILA (F)

~ ..

Privlačno

meOudjelovanje dviju sila F, i F2 kojima su mase m1 i m2na udaljenosti r, naziva se GRAVITACUSKA SILA. Ona je razmjerna masama tih tijela a obrnuto je razmjerna kvadratu njihove meOusobne udaljenosti: F - m1 ; F- ~ ; F - l/r

'

' · ---r---+

l 2.2.

TEŽINA (G)

i SILA TEŽA - je sila kojom Zemlja privlači sva tijela. Ukoliko tijelo i podloga miruju, sila teža je l TEŽINA TIJELA: i' I. G = m·g I. o_ m I. [G] = IN I. ZemlJme Fizilc~lna ~eličina g je ~„~brzanje sde teže (gravttac1Jsko ubr-

G g=G/m g= 9•81 [mls21 zan1'zn~o·es)1„·.Kgo~9.8tal g[m/unašs2]:11krao~[·m/evimas2]. m = p. V :::::> = p . V. g g 111:1 IO [m/s2] N različ'tim' di' l . Zeml' kao . . a 1 ~e ovuna ~e 1 j na različitim planetima g ima različite vrijednosti. Npr. na polovima je zbog spljoštenosti Zemlje ! (p~ ~,83 [mls_2), anaekvatorug.111:19,78 [m/s2], što znači daje isto tijelo teže na polovima, a lakše na ekvatoru. ! J.Jak.le, na različitim dijelovima Zemlje kao i na različitim planetima, tijelo ima istu masu ali različitu težinu j jer g varira. Iz toga slijedi da je masa tijela STALNO svojsvo tijela, dok težina vama Jer ovisi o polož.aju tijela u prostoru.

I

23 · ·

1

= : :koja se javlja kao posljedica gi'banja tijela i uvijek je u suprotnom smjeru od gibanja

! tijela. Trenje, dakle, usporava gibanje tijela.

Kod trenja su bitne hrapavost dodirnih površina i veličina pritisne sile (tj. težina) tijela, a nije bitna

j

! veličina dodirnih površina:

!: !

! : ~

I Fir= µ · F I Fir - F I .

N =fp :::::>

P

.

P .

I Fir= µ · N I F1r - N I

[F ] = IN "

I~,=pritisna sil~ (težina) N = normalna sda podloge .

Iµ(mi)= (okomita na podlogu)

µ =F1r/ Fp f~~ (ko~ficijent) ~j~ . . . Faktor trenja Je neimenovaru broJ (nema jedinice) koji se najčešće izražava u postocima. Postoji trenje mirovanja i trenje gibanja: J.1mir. >µpo. TakoOer postoji trenje klizanja i trenje kotrfjanja: µtt;z. > µtrair. .

!

2.3.1. Trenje na ravnoj podlozi

2.3.2. Trenje na kosini

N=G h

N=F2

! 2.4.

ELEKTRIČNA SILA- je meOudjelovanje naelektriziranih tijela, a može biti privlačna i odbojna. Tijela

j nabijena istoimenim nabojem (pozitivnim ili negativnim) odbijaju se, a tijela nabijena raznoimenim nabojem (jedno pozitivno, a dlUgo negativno) privlače se.

I J

2.5.

i 2.6.

MAGNETSKA SILA- je meOudjelovanje magneta, a može takoOer biti privlačna i odbojna.

ELASTIČNA SILA- uzrokuje vraćanje tijela u prvotni oblile nakon deformacije, a tijela u kojima se javlJa ~vaju se ELASTIČNA TIJELA. tvište tvari kojima se nakon deformacije ne vraća prvotni oblile i DBZlvaJU se PLASTICNIM. j

„

Produljenje opruge razmjerno je elastičnoj sili:

IAl-F

Al[m)

F=k·Al

1=duljina opruge

Al=F/k

Al = produljenje opruge Al-1/k

k = koeficijent elasti'čnosti

F[N]

Al[m]

A

B

B

=const}

ćl FA tijelo TONE; 2) Fu= G =>tijelo LEBDI; 3) Fu> G =>tijelo PLIVA.

Pcsloje3mogućncsti(mtdcućine):

3.1. ENERGIJA - je sposobnost tijela da vrši rad. Energija je skalama fizikalna veličina, ona je opće svojstvo (stanje) materije kao što su gibanje, masa, prostornost i vrijeme. Postoje različite vrste energija: mehanička, toplinska, svjetlosna, električna, kemijska, nuklearna itd. 3.2. KINETIČKA ENERGIJA - je energija koju tijelo ima u stanju gibanja: &,- m ; &, - v2; &, = (mv2)/2; v = brzina tijela. Kinetička energija, gravitacijska energija i elastična energija tijela nazivaju se mehanička energija. 3.3. POTENCUALNA ENERGUA - Oblici energije u svezi s mećudjelovanjem tijela nazivaju se potencijalna energija: Ep= mgb ; Ep - m ; Ep - h ; G =mg => Ep= G · h ; h = visina tijela od promatrane površine. j Postoje gravitacijska potencijalna, elastična potencijalna, električna potencijalna energija itd. 3.4.

ZAKON OČUVANJA ENERGIJE:

3.5. UNUTARNJU ENERGUU TIJELA - čine kinetička energija i potencijalna energija njegovih molekula. Energija zatvorenog sustava je konstantna: EP + &, = const. 3.6.

RAD (W) - je svladavanje sile (F) duž puta (s): rad=sila x udaljenost Obavljeni se rad definira i kao PRETVORBA ENERGIJE jer se tijelo pomiče.

Općenito:

F (N]

F [N] F = consl

s.

Rad na kosini: O • tetina tijela F1• sila ko~a djeluje niz kosinu F2• sila koJa drti t'llVllOtdu na kosini (djeluje uz kosinu) b - visina kosine I • duljina kosine a • kut oagsl>a kosine

F, : G=b : I F, · l • G · b F, •F2 => F, ·I •O · h=>F, •(G · b)/I

3.7. SNAGA (P) - je brzina vršenja rada: IP= W/t I [P] Općenito: snaga =rad/vrijeme =pretvorba energije/vrijeme.

I P-

I

I

1 J/s W = P · t [W] = lW · ls = W I P - l/t = 1Ws I

= lW =

lIJ

IJ l

W(J)

W[J]

w :A w -------_____ ..V•::J::.j!,,lameua

6V

rwn111iena volumena evntih tiiela r-, zasriJavanjem: 6V •y ·V.· •6T

Y• volumai koeficijent 10plimkog rulCDllja

[y)·K·' T•T-T.

y·: a.

tvmos tijela aa

tcmpcraluri T

j Tekućine se za jednako povišenje temperature više šire nego čvrsta tijela, a manje nego plinovi. Tlak plina koji

i Dgrijavamo u zatvorenoj posudi, povećava se s porastom temperature i obrnuto. ~

l

::,::::VI

ANOMALUA VODE - Voda pri O "C prelazi u čvrsto agregatno stanje 0ed), pri 100 °C prelazi u plinovito

1 agregatno stanje (vodena para), a pri 4 "C ima najmanji obujam, tj. najveću gustoću.

..... ........ ..... ....... ...... ······· ···

i i,'·

!

! i ! 1

&llADIVA

- -·-··············································„···················································································„ .. „........... ......................... JEDINICA MJERE OZNAKA FORMULE -

„ . „ „ „ „ . „ „ „ „ . „ •• „ .

F1lJKAlll(A

masa

put površina volumen (obujam) sila težina elastična sila moment sile gustoća

trenje faktor trenja tlak/hidraulični tlak hidrostatički

tlak

uzgon

enemi.ia rad snaga korisnost toolina soecifični toolinski kaoacitet JllaaimaGIJneevalDgtijelaZllPiiavm!iem kDcficijmt tllplill8llllg

„

čvlllih tijela

pmiawbnmaMmllfida~

\'Olumal kaet: topL l8lll:laqja ČYlllOg tijela

„

temperatura temperaturna smjesa trJrućina

m s S,A

V F G F M p(ro) F1r µ(mi) p Pbidro Fu E

w p

kilogram metar

.

metar četvorni ~ metar kubični njutn njutn niutn njutn-metar kilomam pomelrukubičmn niutn -

ajutn po metru kvadratnom tyuln po metru

njutn džul džul vat

kg m m2 m3 N N N Nm kg/m3 N

N/m2 N/m2 N J J

w

m=pVI ~glm=Qtqlm=Q/CcaTJ

s=W/Fl[lm=IJ/N] S F/p V=m/pl V=G/(pg) F=Mll IF=oSIF=W/sllN=lJ/m G=mglG=pVg F=kAl M=Fl p=m/V Ip=:JJ/(Vg) Ftr=µN µ=Fir/N p=F/S Phidro pgh Fu=P1ekgVtiiela Eit-mv212 IEn=mgh W=Fs IW=Pt I[IJ= I Ws] P=W/t

~=WWa ~ UA >Ua

„ •• „

Q.-Q.

B

QA >~

w-u

Q-1

o.

Q[C)

~ UA >Ua

Q[C]

Snaga el. struje = el. enemija~rad el. struje) vnJeme [P] =IV· IA = IVA (voltamper) [W] = 1J = IW · ls = lWs (vatsekunda) [P] = 1W (vat)

(W] = IkWh (kilovatsat) = 36 · 10s [J]

P[WJ/ A

P= w W=Pt•t B

P,•P, i··· ------' u.

Q[C]

W•PR.t

P=Jf

u,

CPl ~

B

P=konst} UA Ia

Q[C)

P=PR

5.7. Izmjenična struja i elektromagnetska indukcija Uzajamnim gibanjem zavojnice (kojom ne teče struja) i magneta, elektroni se u zavojnici na jednome njezinu kraju nagomilavaju. a na drugome ih je manjak. Na kraju s viškom elektrona inducirao se negativni električni naboj, a na kraju sa manjkom - pozitivni električni naboj. Između ta dva kraja induciranje napon, te mO~Nteći struja. Takva struja zbog gibanja zavojnice i magneta, neprekidno mijenja smjer i naziva se IZMJENK;NA, a ova pojava naziva se ELEKTROMAGNETSKA INDUKCIJA. Prvi ju je uočio Faraday. Strojevi koji po tom principu (načelu) proizvode izmjeničnu struju nazivaju se generatori. Nešto jednostavniji uređaji koji elektiičnu energiju pretvaraju u mehanički rad su elektromotori. Shematski se izvor izmjenične struje označava: ,..., - - Transformator je jednostavan uređaj kojim se izmjenični napon eo potrebi može mijenjati, a sastoji se iz dvije zavojnice (primarne ili primara. te sekundarne ili selcundara) i zajedničke jezgre:

11111

6.1. Gibanje je promjena položaja tijela u prostoru. To znači: mora se prevaliti neki put (s), za šta je potrebno nekovrijeme(t). [s] = lm (metar); [t] = ls (sekunda). Dakle, pmnještanjem u prostoru iz točke A u točku B načini se pomak (As) tijekom nekog vremenskog v B inetervala ili vremenskog razmaka (At): At= t,_ - t1• Uređaj za mjerenje vreA ----. • mena je :um (sat), a za vrlo kratke vremenske mtevale je elektromagnetski vtbrator. Tijelo koje se premjesti iz točke A u točku B giba se brzinom v. As,At 6.2 Brzina je omjer puta i vremena: ili v = l!.s/At. Brzina je vektorska fizikalna veličina. v - a ; v- l7t

•

U upotrebi: [V) = km/h ili [V) = km/s

I [v] = I m/s = I ms· (metar u sekundi) I 1

S=V•t => S-t 6.3. Jednoliko pravocrtno gibanje je gibanje pri kome je iznos i smjer brzine stalan (konstantan) jer u jednakim vremenskim intervalima tijelo prelazi jednake dijelove puta. Grafički prikaz brzine i puta u v, t - dijagramu:

~

•(11111)

•(11111)

c_

•(11111)

v, = const.

v=const

V„CODSL

v,=const

s

1(1)

1(1)

V. :~ l (1)

!A•

te

'' ' :as •v•&:' .__...,.__ __.·.__„1(1) 1, ...__,., 1,

1(1)

At

~:~nst}=> vA>vB ~)

A

s-v

'•••e

B

s=const.} lA >ta => t- ltv

V

A> VB

'

l (1)

1.

te

t [•)

6.4. Akceleracija (a) je promjena brzine u vremenskom intervalu:

=> a - v

V= a · t v-t

{ a-1/t

V -v [a] = 1 rvs = I m/s 2 = I ms·2 (metar u sekundi a= _2_ _, s na kvadrat) '2- t, [a] = = I kmh·2 (kilometar po satu na kvadrat)

\ty'

Akceleracija je vektorska fizikalna veličiila (a). lJbr?.anje (akceleracija) je prirast (porast) brzine u vremenskom intervalu, a U§POreqje (retardacija) je smanjenje brzine u vremenskom intervalu.

6.5. Jednoliko ubrzano pravocrtno gibanje je kretanje tijela stalnom akceleracijom duž pravca gibanja. Pri tome se gibanju tijela ravnomjerno povećava brzina: v [mls]

v/

~ ~ L

•1•1

a [m/s2]

a, >ez

- + - - - - - + t [s]

t [s]

!iv

V

v•a·t

t--''-=-const _ _ a, > Bz

a [m/s2] a•const

a•const

t [s]

."

a [m/s2]

[m/s2]

a=const. Av>O a>O

"

'

Av=a·M: I

t [s]

Kako se brzina tijekom vremena mijenja (povećava), v[m/s) .,.~. može se odrediti tzv. srednja ( pros1ečna) - - - - - _'\I_ ' ..' brzina vtijela:

t (s]

_ _ _ _ ••••• „ •••.•• ..•••...• . •. .. ...... .. .... ... .. ...... ... .. .... . •...•.......•.•••••.••. ...•..•..•• „ •••....•.........•• „ •••.•• „ •..••..•....•.... „ .••. ... .. .. .. ... .... .... ... ... . .. .. .... .... ........................ „ .• „ •• „ ••• „ •• „.„ •• „ •• „.„ •• „ •••. „ •• „ ••

g

Primjer jednolikog ubrzanog pravocrtnog gibanja je SLOBODNI PAD: a= g

=

9,81 [m/s 2].

Temeljni zakon gibanja Tijelo koje se ne giba, ono miruje (v =O). Njegovu gibanju opire se tromost, odnosno masa (m) tijela. Tijelo koje se giba jednoliko nastoji se i dalje tako gibati zbog svoje tromosti. Niti zajedno od ta dva stanja (mirovanja i jednolikog gi"banja) nije potrebna sila (F). Međutim, ako na tijelo djeluje sila, ona izaziva promjenu brzine tj. akceleraciju: a - F ; a - lim ; a = F/m Pod utjecajem stalne sile tijelo se giba jednoliko ubrzano. [F] = (1

°!> •(1 kg)= l N (njutn) s

F[N]

m=

fa

m-F

A

F_.

B

m=const} FA >Fa F-a

-!=---'-----

F [N]

F=const}

B

=> aA >8a

m [kg]

mA aA > 8a

m [kg]

-!"'--~-~---

6.7. Shematski prikaz podjele gibanja: PRAVOCRTNA (RAVNOCRTNA)

KRIVOCRTNA

>----------anjc Ia z const. I IF '"const.1 IF I= const H a I= const.1

!iEDNOLIKO PRO~A_g"iBAN~

I

I

a>O; vJ aO; vJ ay' L • realna llika

jednad2ba ovog zn:ala:

11111 l!...:!:!J

a• b y ~ y·

L • realna slika

jrdnidtba ovog I I I r · a+o

r

aO ~ uspravna~likaL ~

f r

2)

a•r

4) a•f

3) f