1 F 2 F 1 F 2 F Vážení žáci, pokud jde o studium rovnovážné polohy a kinetické energie tuhého tělesa, obdržel jsem žádost o doporučení nějakého vysvětlujícího videa. Takže např.: https://www.youtube.com/watch?v=ykqeRnygS38 https://www.youtube.com/watch?v=C5rBO_eMhQQ Kromě této žádosti od vás žádná jiná zpráva nepřišla, takže předpokládám, že jste vše zvládli bez problémů. Skvělé! Než budeme pokračovat dalším tématem, ověříme si, jak jste zvládli problematiku tuhého tělesa. Níže jsou uvedeny úlohy písemné práce „na dálku“ Úlohy jsou povinné pro všechny žáky, termín zaslání na můj školní email je do 29/3/2020. Písemmná práce bude součástí klasifikace, samozřejmě můžete používat pomůcky dle potřeby, můžete mezi sebou konzultovat…. Pište a kreslete čitelně! Úlohy: 1. Určete graficky výslednici různoběžných sil působících na tuhé těleso. 2. Určete graficky výslednici rovnoběžných sil působících na tuhé těleso.
Transcript
1F
2F
1F
2F
Vážení žáci,
pokud jde o studium rovnovážné polohy a kinetické energie tuhého tělesa, obdržel jsem žádost o doporučení nějakého vysvětlujícího videa. Takže např.:
Kromě této žádosti od vás žádná jiná zpráva nepřišla, takže předpokládám, že jste vše zvládli bez problémů. Skvělé!
Než budeme pokračovat dalším tématem, ověříme si, jak jste zvládli problematiku tuhého tělesa. Níže jsou uvedeny úlohy písemné práce „na dálku“ Úlohy jsou povinné pro všechny žáky, termín zaslání na můj školní email je do 29/3/2020. Písemmná práce bude součástí klasifikace, samozřejmě můžete používat pomůcky dle potřeby, můžete mezi sebou konzultovat…. Pište a kreslete čitelně!
Úlohy:
1. Určete graficky výslednici různoběžných sil působících na tuhé těleso.
2. Určete graficky výslednici rovnoběžných sil působících na tuhé těleso.
3. Určete výpočtem výslednici sil působících na tuhé těleso a zakreslete do obrázku.
F1 = 40 N
F2 = 20 N
F3 = 40 N
d1 = 2 m
d2 = 4 m
d1 d2
4. Určete velikost a směr výsledného momentu sil působících na tuhé těleso rotující kolem pevné osy.
F1 = 40 N
F2 = 20 N
r1 = 4 m
r2 = 2 m
α = 60°
β = 135°
5. Petr cvičí kliky. Určete jeho hmotnost, jestliže působí nohama na podlahu silou 500 N. Jakou silou působí rukama na podlahu?
0,8 m 1,2 m
1F
2F
1r
2r
α
β
6. Vypočtěte kinetickou energii plného homogenního válce o hmotnosti 300 kg a poloměru 0,3 m, jestliže se válec valí bez prokluzování rychlostí 5 m/s.
7. Při roztáčení setrvačníku s momentem setrvačnosti 10 kg·m2 byla vykonána práce 2 MJ. S jakou periodou se setrvačník otáčí?
8. Vysvětlete pojem stabilita tuhého tělesa. Čím je určena, na čem závisí, jak je možné ji měnit?
9. Vysvětlete pojem rovnovážná poloha tuhého tělesa. Jaké případy mohou nastat, jak je poznáme, nakreslete pro případ upevněného tělesa.
Hodně štěstí!
SP.
25/03/2020
Vážení žáci,
v této části samostudia otevřeme poslední kapitolu v učebnici Mechanika. Na další kapitoly bude potřeba již další díl učebnice fyziky, a to Molekulová fyzika a termika. Nejprve pro kontrolu výsledky písemné práce. Nelze odpovídat každému individuálně, emailů, které přicházejí, jsou stovky.
Řešení úloh:
3) FV = 60 N, směr nahoru; x = 3,3 m napravo od síly F1
4) MV = 110,2 Nm; těleso se otáčí proti směru hodinových ručiček
5) m = 125 kg; FR = 750 N (nevypadá na to, ale zdání klame…)
6) EC = 5625 J
7) f = 100,6 Hz
Nové téma:
7 MECHANIKA TEKUTIN 7.1 Tekutiny – pojem a vlastnosti. Tlak v tekutinách. 7.2 Tlak v kapalinách způsobený vnější silou. Pascalův zákon. Hydraulický lis. 7.3 Tlak v kapalinách způsobený tíhovou silou. Hydrostatický tlak. Spojené nádoby.
Hydrostatické paradoxon. 7.4 Atmosférický tlak. Torricelliho pokus. 7.5 Barometry a manometry – konstrukce a použití. 7.6 Vztlaková síla. Archimédův zákon. 7.7 Hydrodynamika. Objemový průtok. Rovnice spojitosti. Bernoulliho rovnice. Výtok
Nejprve je potřeba porozumět pojmu tekutina – může to být kapalina nebo plyn. Některé vlastnosti jsou společné, jiné se liší. Nejdůležitější veličinou v této části je tlak. To znáte už z dřívějšího studia. Obecná definice je p = F/S. Je to veličina skalární, i když síla je vektor. Jednotek pro měření tlaku je spousta – Pa, atm, bar, N/m2, torr, mm Hg (rtuťového sloupce), …
Pokud jde o tekutiny, tlak v nich může zásadně vzniknout dvěmi způsoby: buď na hladinu tekutiny působí nějaká vnější síla anebo tlak vznikne působením tíhové síly samotné kapaliny. Pro první případ (třeba injekční stříkačka – působím prstu na píst se stlačuje kapalina uvnitř) platí Pascalův zákon. Díky tomuto je možné transformovat malou sílu na velkou. To se využívá v celé řadě zařízení, které se obecně nazývají hydraulické zařízení. Funguje to i u plynů – pak se takové zařízení nazývá pneumatické zařízení. Pár příkladů aplikací:
Kapalina, která se používá v hydraulických zařízeních je olej. Proč ne voda? Je třeba umět vysvětlit a nakreslit obecně hydraulické zařízení.
Tlak v kapalině, jak již bylo řečeno, může vzniknout i díky její hmotnosti. Síla, která působí na dno nádoby, se nazývá hydrostatická síla a tlak hydrostatický tlak. Hydro – protože kapalina, statický – protože kapalina je v klidu. Podívejte se také, co to je hydrostatické paradoxon a co jsou to spojené nádoby. Mimochodem, všichni máte doma spojené nádoby a to dokonce několik. Jinak by asi nikdo v místnosti nevydržel…. Kdepak asi jsou?
Podobně jako kapalina sama vytváří uvnitř sebe tlak, funguje to i u plynů – tedy i u vzduchu. Tíhová síla atmosféry se nazývá atmosférická tlaková síla a tlak samozřejmě atmosférický. Atmosférický tlak je možné spočítat jako hydrostatický, není to však tak jednoduché (v učebnici je vysvětleno proč). Je potřeba znát hodnotu normálního atmosférického tlaku a jak se mění s výškou. Uvádí se, že první, kdo změřil atmosférický tlak byl Ital Torricelli:
https://cs.wikipedia.org/wiki/Torricelliho_pokus
Odtud tedy jednotka torr nebo mm Hg. Mimochodem, v čem se měří krevní tlak, když jdeme k lékaři, např. 120/80? Torricelliho přístroj vám snad ukážu později, visí nám v kabinetě…
Zbylou část tématu probereme příště. Nezapomeňte si propočítat úlohy k tématu – je to soubor č. 11. Zatím je jedná o úlohy na str. 179, 180, 182 a 185.
Z předchozího studia jsou k vypracování následující úlohy další písemní práce. Protože řada z vás píše jak čuňata a neumíte někteří pořádně vyfotit obrázek, přijímám řešení pouze psané na počítači, nikoli rukou. Ostatní hážu ihned do koše. Zasílejte ve formátu Word nebo PDF. Ani já vám nepíšu informace rukou! Vypracujte do 26/4/2020.
Úlohy:
1. Hmotnost osoby stojící na pístu hydraulického zařízení o průměru 10 cm je 80 kg. Určete hmotnost vozidla umístěného na druhém pístu o průměru 40 cm, jestliže hydraulické zařízení je v rovnováze. Jaký je tlak kapaliny uvnitř hydraulického zařízení?
m1 = 80 kg m2 = ? D1 = 10 cm D2 = 40 cm p = ?
2. V jednom rameni spojených nádob je voda, ve druhém olej. Určete hustotu oleje, jestliže výška vody ode dna spojených nádob je 9,5 cm, výška oleje ode dna spojených nádob je 11 cm a společné rozhraní kapalin je ve výšce 5 cm ode dna.
3. Na obrázku jsou tři nádoby se stejným obsahem dna naplněné stejnou kapalinou ve stejné výšce. Doplňte znaménka rovnosti a nerovnosti pro uvedené veličiny.
h Hmotnost kapaliny: m1 m2 m3
Tíha kapaliny: FG1 FG2 FG3
Hydrostatický tlak u dna: ph1 ph2 ph3
Hydrostatická síla působící na dno: Fh1 Fh2 Fh3
1 2
4. Na dně loďky v hloubce 30 cm pod hladinou moře se vytvořil otvor o ploše 6 cm2. Určete sílu, kterou je nutno vyvinout pro utěsnění otvoru.
Pokračujeme v tématu Mechanika tekutin: Barometry a manometry – jsou to přístroje pro měření tlaku. Barometry se používají pro měření atmosférického tlaku, tedy plynu, který není uzavřen v žádné nádobě. Manometry naopak pro měření tlaku kapalina a plynů, které jsou uzavřeny v nějaké nádobě, bombě, atd. Fungují tak, že ve skutečnosti měří rozdíl tlaků mezi tekutinou v nádobě a okolním vzduchem s tím, že stupnice udává právě tlak tekutiny uvnitř nádoby. Barometry jsou v zásadě rtuťové, kovové (aneroid) a digitální. Nastudujte princip prvních dvou typů: https://cs.wikipedia.org/wiki/Barometr https://cs.wikipedia.org/wiki/Kapalinov%C3%BD_tlakom%C4%9Br https://cs.wikipedia.org/wiki/Aneroid Zvláštním případem je přístroj zvaný barograf – zaznamenává hodnoty na pás papíru: https://cs.wikipedia.org/wiki/Barograf Manometry jsou nejčastěji tzv. kovové manometry:
Vztlaková síla, Archimedův zákon – je to nejdůležitější kapitola tématu. Nastudujte z učebnice, příp. si najděte další materiál. Je toho požehnaně. Je potřeba umět určit velikost vztlakové síly při ponoření tělesa do kapaliny a jak se těleso chová (jsou čtyři možnosti, co může nastat):
Archimedův zákon platí i plyny – výpočet vztlakové síly v tomto případě je komplikovaný, protože hustota vzduchu se mění s výškou (zatímco u kapaliny je hustota stejná v rostoucí hloubkou).
Využití vztlakové síly: ponorka, bóje, balón, vzducholoď, …
Hydrodynamika – v učebnici pod názvem Proudění kapalin a plynů a Bernoulliho rovnice. Podívejte se na hydrodynamické paradoxon (hydrostatické už známe). Stačí znát, co je v učebnici.
Reálná kapalina, obtékání těles – i v tomto případě stačí pouze informace v učebnici. Pokud by v novém vydání tato část nebyla (nemohu ověřit), dejte mi vědět, doplním vám informace.
Opět můžete využít i krátká videa na dané téma:
https://onlineschool.cz/fyzika/archimeduv-zakon/
K procvičení jsou úlohy na str. 191, 192, 194, 199, 202, 203, 255, 258. Tím končíme celou část fyziky Mechanika.
Hydrostatická síla působící na dno: Fh1 = Fh2 = Fh3
4). F = 1,8 N
Následující úlohy jsou poslední z učebnice Mechanika. Zasílejte do 31/05/2020, formát Word nebo PDF.
Úlohy:
1. Těleso z neznámého materiálu má hmotnost 2,7 kg a při ponoření do vody vykazuje tíhu o velikosti 17 N. Určete hustotu materiálu tělesa.
2. Jak velkou tlakovou silou působí na dno bazénu plavec o hmotnosti 75 kg, je-li zcela ponořen do vody? Průměrná hustota těla je 1050 kg/m3.
3. Určete hustotu materiálu tělesa, které plove na mořské hladině (ρ = 1030 kg/m3), jestliže těleso je ponořeno ze 60 % svého objemu.
4. Z otvoru přehrady o průřezu 15 cm2 proteče za 10 minut 9 m3 vody. Určete rozdíl hladin mezi otvorem a volnou hladinou vody v přehradní nádrži.
5. Nádobka je naplněna vodou do výšky 6 m. V hloubce 3 m pod vodní hladinou je otvor. Určete, do jaké vzdálenosti od spodní hrany nádobky dostříkne voda na vodorovnou plochu.
8 ZÁKLADNÍ POZNATKY MOLEKULOVÉ FYZIKY A TERMODYNAMIKY 8.1 Kinetická teorie látek, vzájemné působení částic. 8.2 Skupenské stavy látek a jejich modely. 8.3 Tepelný stav tělesa, teplota, teploměry – jejich konstrukce, teplotní stupnice.
8.1 Kinetická teorie látek, vzájemné působení částic. Kinetická teorie látek jsou tři postuláty, které byly ověřeny ve fyzice již dávno v minulosti. Jsou vysvětleny dobře v učebnici, pozornost věnujte důkazům o pohybu částic – Brownův pohyb, difůze, tlak plynu. Je potřeba umět nakreslit graf silového působení mezi částicemi. Brownův pohyb byl později matematicky popsán Einsteinem a tento pokus byl základem sedimentační metody, kterou se prokázala existence atomů. https://cs.wikipedia.org/wiki/Jean_Baptiste_Perrin https://cs.wikipedia.org/wiki/Kinetick%C3%A1_teorie_l%C3%A1tek
8.2 Skupenské stavy látek a jejich modely. O skupenských stavech jste již slyšeli ve fyzice i chemii. Je potřeba umět každý stav charakterizovat – co je pro něj typické, čím se odlišuje od ostatních. Doporučuji nazývat je pevný, kapalný a aeriformní. To proto, že poslední může mít dvě podoby – pára a plyn. Není to totéž (později se dozvíte). Skupenských stavů může být ovšem celá řada. Bylo by dobré vědět o látkách amorfních, kapalných krystalech, plasmě. https://www.vscht.cz/files/uzel/0017738/Anotace%20konference%20%282%29.pdf?redirected https://cs.wikipedia.org/wiki/Kapaln%C3%BD_krystal https://cs.wikipedia.org/wiki/Amorfn%C3%AD_l%C3%A1tka https://cs.wikipedia.org/wiki/Plazma 8.3 Tepelný stav tělesa, teplota, teploměry – jejich konstrukce, teplotní stupnice. Každé těleso se nachází v určitém tepelném stavu, který je dán kinetickou energií jeho částic. Tento stav můžeme číselně vyjádřit teplotou, která se měří přístrojem teploměr. Teploměry mohou využívat vlastnosti těles, kdy se změnou teploty se mění jejich objem nebo délka. Jedná se o teploměry kapalinové, plynové a bimetalové. https://cs.wikipedia.org/wiki/Teplom%C4%9Br https://cs.wikipedia.org/wiki/Kapalinov%C3%BD_teplom%C4%9Br https://cs.wikipedia.org/wiki/Bimetalov%C3%BD_teplom%C4%9Br
Dalšími typy teploměry jsou teploměry elektrické (digitální), které jsou založeny na vlastnostech nějaké elektronické součástky a teploměry infračervené, dnes hojně používané k měření teploty člověka… Podstatu jevu budete mít později – každé těleso vyzařuje infračervené elektromagnetické záření, jeho energie je dána teplotou tělesa. Toto záření je možné na dálku zachytit a určit tak teplotu tělesa.
Teploměr má nějakou teplotní stupnici. Těch je několik – hlavní jsou termodynamická, Celsiova a Fahrenheitova stupnice. Hodnoty teplot jsou samozřejmě různé podle použité stupnice. Je nutné znát přepočet mezi Celsiovou a termodynamickou stupnicí!
Celsiova stupnice má dva důležité body, a to 0°C a 100 °C. První bod je definován jako teplota směsi ledu a vody za normálního tlaku, druhý jako teplota par na vařící vodou při normálním tlaku. Na původní stupnici byly tyto body prohozeny.
Termodynamická (Kelvinova nebo také absolutní) stupnice je definována pomocí 1 K. Definici se neučte, učebnice neplatí:
Kelvin je jednou ze sedmi základních jednotek soustavy SI. Dlouhou dobu byl definován dvěma hodnotami:
• 0 K je teplota absolutní nuly, tedy naprosto nejnižší teplota, která je fyzikálně definována[pozn 1],
• 273,16 K je teplota trojného bodu vody (teplota 0,01 °C, tlak 613 Pa)
V rámci změny definic základních fyzikálních jednotek[3] byla přijata 20. května 2019 i nová definice kelvinu (fixací Boltzmannovy konstanty a převodem teploty na energii).
Kelvinovu stupnici měření teplot navrhl skotský matematik a fyzik William Thomson, který byl za své výrazné vědecké úspěchy povýšen do šlechtického stavu pod jménem lord Kelvin.
Pozor na převod mezi stupnicemi. Určitá hodnota teploty je jiné číslo, změna teploty však číslo stejné. Např.:
