MERSKE ENOTE, NATANČNOST, NAPAKE

1.) Z merilnim trakom izmerimo šestkrat dolžino in širino šolske mize. Izmerki za širino so 590 mm, 601 mm, 600 mm, 604mm, 598 mm in 597 mm za dolžine pa 1910 mm, 1890 mm,1899 mm,1900 mm, 1901 mm in 1988 mm. Pravilno označi tabelo in merske podatke vnesi v tabelo. Kolikšna je natančnost izmerkov dolžine in širine ?
Kolikšna je povprečna širina mize?
Kolikšna je povprečna dolžina mize?
Kolikšna je absolutna napaka širine in dolžine?
Izračunaj relativno napako širine in dolžine!
Zapiši dolžino in širino skupaj z napako!

2.) Izrazi navedene vrednosti v osnovnih enotah (m,kg,s,A) in zapiši količino s potenco števila 10.
1250 pA=
0.012 cm3/min =
300 km =
200 T 45 kg=
15 ml =

3.) Poenostavi in izrazi z osnovnimi merskimi enotami!
(J m)²W (Ns) ( Nm³)J=

SILE IN NAVORI

1. Na 20 m visokem žerjavu je pritrjen 13 m dolg in 2000 N težak jekleni nosilec. Največja sila, ki je lahko v jekleni vrvi je 8000 N. Teža protiuteži na desni strani je 4000 N. Upoštevaj , da je nosilec popolnoma tog ( se ne upogiba). V izbrani razdalji od levega krajišča nosilca je obešeno breme teže N. Razdalje na sliki so a=8 m, b=2 m in c=3 m. Kot vrvi glede na jekleni nosilec je 60 stopinj..

Nariši vse sile na jekleni nosilec.

apiši ravnovesno enačbo za x in y smer.

zberi na nosilcu poljubno os za ravnovesje navorov in zapiši enačbo ravnovesja navorov.

kateri razdalji od levega krajišča nosilca lahko žerjav nosi breme 3000 N, da se jeklena vrv ne pretrga?

akšen presek mora imeti jeklena vrv, če naj natezna napetost ne preseže 830 N/mm2, in visi breme na levem krajišču nosilca?

Kakšno težo naj ima protiutež , že želimo dvigovati breme 4000 N na levem krajišču nosilca?

Na prečni nosilec širine 80 cm zapade 20 cm snega. Kolikšna sila se pojavi v jekleni vrvi, če je breme v levem krajišču nosilca in je specifična teža snega 9000 N/m3?

Kolikšna je sila v osi v kateri je vpet jekleni nosilec žerjava na pokončni steber? Upoštevaj, da ima sila dve komponenti.

2. Na hrapavi ravnini s koeficientom trenja 0.34, se gibljeta telo1 (večje telo) s težo 500 N in telo 2 (manjše telo) s težo 200 N. Telesi vlečeš proti desni ( enakomerno gibanje).

a) Nariši vse sile na prvo telo. Zapiši ravnovesni enačbi za sile!
b) Nariši vse sile na drugo telo . Zapiši ravnovesni enačbi za sile!
c) S kolikšno silo moraš vleči proti desni, da se telesi gibljeta enakomerno?
d) Kolikšna je sila v vrvici med telesoma?
e) Za koliko bi se lahko raztegnila vrv dolžine 2 m, če je Hookova konstanta 250 N/cm?
f) Določi relativni raztezek vrvice?
g) Kolikšen je tlak pod telesom 1, če je stična površina 1.5 m2?

Primer rešenega testa iz mehanike

3. Vlečnica enakomerno vleče 800 N težkega smučarja po klancu navzgor z naklonskim kotom 70 °. Nenadoma se ustavi in obstoji. Koeficient lepenja med smučmi in snegom je 0,3, smučki pa se dotikata snega na površini 0,40 m2. Obvezno nariši sliko.

a) Kolikšna je komponenta sile teže smučarja vzdolž klanca?
b) Kolikšna je komponenta sile teže smučarja v smeri pravokotno na klanec?
c) Izračunaj silo, ki zavira gibanje smuči!
d) Kolikšna je sila, ki deluje v vlečni vrvi?
e) Kolikšna je sila v vrvi, če piha po klancu navzdol veter in je sila upora smučarja 100 N?
f) Izračunaj tlak pod smučkama!

4. Traktorska prikolica (s kolesi vred) teže 13 kN je priključena na traktorsko vlečno kljuko nosilnosti 16 kN. Dolžina prikolice, merjeno od kljuke je 3.00 m. Kolo prikolice pa je na razdalji 2.00 m od kljuke. Upoštevaj , da je prikolica popolnoma homogena po celotni dolžini.

5. Na 500 N težki prečki visi 300N težka krogla?. Podpora je na 1/3 dolžine prečke.

a) Kolikšna sila mora uravnovesiti prečko na levi strani podpore?
b) Kolikšna je sila podpore na prečko?
b) Kolikšno ročico bi morala imeti sila na levi, če bi se teža uteži potrojila?

HIDROSTATIKA

1. V posodo (slika) nalijemo vodo s specifično težo 10000 N/m³ do višine h2=300 cm. V tanjši del posode prilijemo še olje specifične teže 8000 N/m³ do višine h1=100 cm. Ploščina dna večjega preseka je 15 cm². Upoštevaj, da je zračni tlak priblićno 1 bar. Zgoraj je posoda odprta.

a) Kolikšen je tlak meji kapljevin?
b) Kolikšna sila deluje na dno večjega preseka?
c) Kolikšna bi bila sila na dno posode, če bi bila v posodi samo voda (h1+h2)?

2. Jeklena podmornica, oblike krogle z težo 800 kN in prostornine 220 m³ je pripeta z verigo na dno jezera. Natančno polovica podmornice gleda iz vode. Specifična teža jekla je 78000 N/m³.

a) S kolikšno silo je napeta veriga? ( Obvezne sile na sliki )

b) Podmornica načrpa ¼ notranje prostornine vode. Kolikšna je tedaj sila v verigi?

3. V štiri različne posode nalijemo živo srebro z specifično težo 136000 N/m³ (posoda A), vodo z 10000 N/m³ (posoda B), olje z 8000 N/m³ (v posodo C) in alkohol z 7000 N/m³ ( v posodo D) . Ploščina dna posameznih posod je 5 cm². Zračni tlak je 1.03 bara. Upoštevaj, da je 1 bar=101000 Pa .

a) Kolikšni so tlaki na dnu posod (A,B,C,D), če tekočine nalijemo do višine 115 cm?
b) Kolikšna je sila na dno posod A,B,C in D?
c) Kolikšen je sila na dno posod A,B,C in D, če bi bile vse tri posode neprodušno zaprte z jeklenim pokrovim?

KINEMATIKA

1. Na spodnji sliki ki je podan graf hitrosti v odvisnosti od časa v(t). Prvo gibanje se dogaja na intervlu od 0 do 3 sekunde, drugo pa od 3 do 12 sekunde. Največja dosežena hitrost je 24 m/s..

a) Določi pospeške v 3 , 10 in 12 sekundi.
b) Izračunaj tudi poti na obeh intervalih. Nariši grafa s=s(t) in a=a(t).
c) Kolikšna je povprečna hitrost na celotni poti?

II. NEWTONOV ZAKON

1. Po hrapavi mizi s koeficientom trenja 0.2 vlečemo telo 1 mase 100 kg v vodoravni smeri proti levi. Telo 1 je povezano z vrvico preko majhnega škripca s telesom 2 mase 50 kg.

a) S kolikšno silo moramo vleči večje telo na ravni podlagi, da se obe telesi gibljeta s pospeškom 2 m/s2?
b) Kolikšna je sila v vrvici med telesoma?
c) Za koliko newtonov moramo povečati vlečno silo , če potrojimo maso obešenega telesa in mora ostati pospešek enak kot v primeru a ?
d) S kolikšnim pospeškom bi se gibalo telo z večjo maso pri enaki vlečni sili ( kot v primeru a), če bi se vrvica med obema telesoma pretrgala?
e) Kakšen pospešek pa dobi lažje telo, ki pada proti tlem?

GIBALNA KOLIČINA, ENERGIJA

1. Na lahko stisnjeno vzmet (zvezana z vrvico) koeficienta 800 N/m, primrznjen kos ledu mase 2 kg. Skrček vzmeti je 10 cm.
a) Kolikšna je prožnostna energija vzmeti?
b) Vrvica se pretrga, vzmet se sprosti. Kolikšna je kinetična energija kosa ledu, ko se odtrga od vzmeti?
c) Kolikšno hitrost pridobi kos ledu?
d) Kos ledu naj se s hitrostjo , ki jo izračunamo iz prejšnjega vprašanja zaleti v telo iz plastelina, ki tehta 5 kg . Kolikšna
je skupna hitrost plastelina in kosa ledu po neprožnem trku?
e) Kolikšna je skupna kinetična energija v tem primeru?
f) Na skupek deluje sila upora zraka Fu=50 N. Kakšno razdaljo doseže skupek ledu in plastelina in kolikšen je pojemek tega gibanja?

2. Prazen vagon z maso 10 ton se s hitrostjo 3 m/s zaleti v enak mirujoč vagon, ki je naložen s pšenico. Po trku se vagona sprimeta in se skupaj gibljeta s hitrostjo 0,6 m/s, v isti smeri kot prej gibajoč vagon,

a) Izračunaj maso pšenice na polnem vagonu!

Slika 9, Vagona pred trkom

GRAVITACIJA

1. Kolikokrat je težni pospešek na Jupitru večji od težnega pospeška na Zemlji? Masa Jupitra je 318 krat večja od mase Zemlje, njegov premer pa je 11 krat večji kot premer Zemlje.

TOPLOTA

1. V jeklenki prostornine 10 dm3 imamo 2 kg butana ( C4H10 ) pri temperaturi 27 °C. Na jeklenko priključimo manjšo jeklenko rostornine 5 dm3 in odpremo ventil, ter počakamo, da se tlaka izravnata. Temperatura je med spremembo stalna.
a) Kolikšen je končni tlak v jeklenkah ?
b) Koliko butana je v priključeni jeklenki, ki je bila v začetku prazna?

2. V aluminijjasti posodi mase 0.5 kg je voda mase 3 kg s temperaturo 15 °C. Specifična toplota aluminija je 1000 J/kgK. Za segrevanje se potroši 80 % – ti del potrošene električne energije.
a) Za koliko časa moramo vključiti električni grelec moči 300 W, da se voda segreje na 55 °C?
b) Koliko toplote prevzame aluminijasta posoda in koliko voda ?

3.) Izstrelek se zaleti v pritrjeno leseno desko s hitrostjo 350 m/s, jo prebije in izstopi s hitrostjo 100 m/s.
a) Kolikšna je kinetična energija pred in po preboju deske?
b) Ob prodiranju se izstrelek segreva. Predpostavljamo, da prevzame le 4 % sproščene energije. Za koliko se segreje, če je specifična toplota izstrelka 130 J/kgK?
c) Kdo prevzame preostalo energijo ?

4. V toplotno izolirani posodi imamo alkohol mase 1 kg in temperature 18 stopinj celzija. V posodo vržemo stekleno kroglo mase 1 kg in temperature 300 stopinj celzija. Koliko alkohola izpari? Vrelišče alkohola je 78 stopinj celzija in specifična toplota 2250 kJ/kgK, izparilna toplota je 882 J/kK; specifična toplota stekla je 840 J/kgK.

5. V kalorimetru s toplotno kapaciteto 50 J/K imamo vodo mase 2 kg s temperaturo 10 stopinj celzija. V kalorimeter spustimo kovino
mase 2 kg in temperature 200 stopinj celzija. Kolikšna je specifična toplota kovine, če je končna temperatura vode v kalorimetru 20,6 stopinj celzija? Toplotno izmenjavo z okolico zanemarimo.

6. Zrak prostornine 4 dm3, ki ima pri temperaturi 20 stopinj celzija tlak 2 bara, stisnemo na polovično prostornino. Koliko toplote mu moramo dodati ali odvzeti , da bo stiskanje izotermno? Kolikšen
je končni tlak, temperatura in prostornina? Za koliko se spremeni notranja energija plina? Kolikšno je delo?

7. Razvrsti toplote po pravilnem naraščajočem vrstnem redu (3T)
1.segrevanje kilograma vode od 0 do 100 ºC,
2.taljenje kilograma ledu,
3.izparevanje kilograma vode. Odgovor utemelji z računom.

8. Kolikšna sta delni tlak in gostota vodne pare v zraku temperature 30 °C, če je rosišče pri temperaturi 20 °C? Kolikšna je absolutna in relativna vlažnost? Nasičeni parni tlak pri 30 °C je 31,8 mmHg, pri 20°C pa 17,5 mmHg. Upoštevaj, da ustreza 750 mmHg približno 100 kPa.

9. V posodi z volumnom 3400 mm3 je plin CO pod pritiskom 410 mbar pri temperaturi -10 °C.
a) Koliko molekul je v posodi?
b) Koliko je masa ena molekule CO ?
c) Koliko je celotna masa CO v posodi?
d) Kolikšna je celotna gostota CO v sodu?
e) Kolikšna je številska gostota n molekul CO v sodu?
f) Kolikšna je povprečna hitrost molekul kisika pri tej temperaturi?
g) Kolikšna je energija termičnega gibanja molekul (povprečna kinetična -translacijska energija molekul) pri -10°C?
h) Za koliko se poveča hitrost molekul kisika, če temperaturo za trikrat povečamo?

10. Zraku pri temperaturi 120 K, tlaku 9 bar in prostornini 6 dm3 izohorno povečamo tlak na 15 bar ( 1-2). Nato ga iz stanja 2 izotermno razpnemo na prostornino 16 dm3 ( 2-3). Iz stanja 3 v začetno stanje se zrak izobarno stisne na začetni tlak.(Za zrak je Cv=720 J/kgK in Cp=1020 J/kgK, relativna molekulska masa M= 29.)
a) Približno nariši graf p=p(V) !
b) Kolikšne so temperature v stanju 2,3 in 4?
c) Določi maso plina in izračunaj skupno dovedeno in odvedeno toploto ?
d) Kolikšno delo odda opisani toplotni stroj ?
e) Kolikšen je izkoristek toplotnega stroja?

11. Kolikšna sta delni tlak in gostota vodne pare v zraku temperature 30 °C, če je rosišče pri temperaturi 20 °C? Kolikšna je absolutna in relativna vlažnost? Nasičeni parni tlak pri 30 °C je 31,8 mmHg, pri 20°C pa 17,5 mmHg. Upoštevaj, da ustreza 750 mmHg približno 100 kPa.

2. Telo mase 1 kg spustimo z višine 50 m. Predpostavljamo, da tla prevzamejo 4 %-ti del sproščene energije. Specifična toplota telesa je 840 J/kgK.
a) Kolikšna je potencialna energija na višini 50 m?
b) Po odboju doseže telo višino 5 m. Kolikšno potencialno energije pridobi telo?
c) Za koliko °C se segreje telo ?

ELEKTRIČNO POLJE

1. Sestavimo kondenzator z ploščama, ki imata ploščino po 20 cm2 . Razdalja med ploščama je 3 mm.

a) Kolikšna je kapaciteta opisanega kondenzatorja?
b) Kolikšen naboj lahko shranimo v opisani kondenzator pri napetost 220 V?
c) Kolikšna je jakost električnega polja v polnem kondezatorju?
d) Kolikšna je napetost med dvema EPP ploskvama v električnem polju kondenzatorja, ki sta v razdalji 5 mm?
e) Izračunaj gostoto energije električnega polja v kondenzatorju?

2. Ioni z nabojem -3e0 in mase 3.0E-27 kg se pospešujejo v električnem polju z gostoto 2000 V/m. Razdalja med katodo in anodo je 7 cm ( pot ionov ). (Osnovni naboj e0=1,6E-19 As )

a) Kolikšno hitrost pridobijo ioni po preletu te razdalje?
b) Ioni skozi odprtino v anodi prodrejo v kondenzator z električno poljsko jakostjo 10000 V/m. Kolikšna sila deluje na ione? Nariši smer odklona , če je zgornja plošča negativno nabita?
c) Da se curek ponovno zravna, postavimo prečno na smer gibanja magnetno polje. Kolikšna mora biti gostota magnetnega polja in nariši smer vektorja B?
d) Želimo, da ioni krožijo po radiju 3 cm. Kolikšna naj bo gostota magnetnega polja v tem primeru ?

MAGNETNO POLJE

1. V narisanem vzdolžnem prerezu tuljave narišite magnetne silnice in označite severni in južni pol tuljave. Tok skozi ovoje tuljave je 5 A in dolžina tuljave je 10 cm.

a) Kolikšna je gostota magnetnega polja znotraj tuljave, če upoštevaš, da je tuljava dolga?
b) Kolikšen je magnetni pretok skozi tuljavo?
c) Kolikšna povprečna napetost se inducira , če pade tok na 0 v 0.01 sekunde?
d) Kolikšna je induktivnost obravnavane tuljave, če je njen premer 5 cm?
e) Kolikšna je energija magnetnega polja v tej tuljavi in izračunaj še njeno gostoto?

2) Kolikšna napetost se inducira med koncema bakrenega vodnika dolžine 30 cm, ki se premika s hitrostjo 10 m/s, skozi homogeno magnetno polje gostote 0,8 T pod kotom 60 stopinj glede na magnetne silnice. Kolikšen tok teče po uporu 12 ohmov, ki je v električnem krogu z vodnikom?

3) S kolikšno maso moramo uravnovesiti tuljavo s 500 ovoji, preseka 5 cm2 in dolžine 20 cm. nSkozi ovoje teče tok 2 A. Neznana masa je obešena na majhno vzvod (prečka) dolžine 20 cm( slika).

4) V tokovni zanki s presekom 12 cm2, ki je pravokotna na magnetne silnice, se v času 0,5 sekunde inducira tok 20 mA. Upor zanke je 0,004 ohme. Za koliko se spremeni gostota magnetnega polja ?

NIHANJE

1.Telo mase 10 g visi na vzmeti koeficienta 0.05 N/cm.

a) Kolikšen je njen raztezek?

V telo se zaleti kos plastelina mase 3 g s hitrostjo 20 cm/s v navpični smeri (navzdol). Trk je neprožen.

b) Kolikšna je skupna hitrost po trku?

c) Izračunana skupna hitrost je amplituda hitrosti sinusnega nihanja, ki ob tem nastane.

d) Kolikšna sta nihajni čas in frekvenca tega nihala?

e) Kolikšni sta amplitudi odmika in pospeška ?

f) Nariši grafe nihanja s(t), v(t) in a(t) za dva nihaja.

g) Izračunaj amplitudo kinetične energije.

h) Matematično opiši kinetično energijo kot funkcijo časa.

i) Nariši še grafa kinetične in celotne energije ( za dva nihaja).

2. Obkroži pravilno zvezo za nihajni čas električnega nihajnega kroga. (* -pomeni množenje)

a) 2¶ √L*C b) 2¶ √C/L

c) 2¶√L/C d) 2¶ L*C

3. Resonanca je pojav , ko je …

a) Vsiljena frekvenca je manjša od lastne. b) Vsiljena frekvenca je većja od lastne.

c) Vsiljena frekvenca je enaka lastni. d) Lastna frekvenca se približuje vsiljeni.

4. υ₁ in υ₂ sta lastni frekvenci nihal, ki se malo razlikujeta. ν₁ je večji od ν_{2 .}Obkroži pravilno zvezo za frekvenco utripanja. (1t)

a) (ν₁ + ν_2)/2 c) (ν₁ – ν_2)/2

b) (ν₁ + ν_2)*2 d) (ν1 – ν₂₎

5. Nihajni čas nitnega na zemlji je 2 s. Kolikšen je na drugem planetu, kjer je težni pospešek samo 10 % pospeška na Zemlji?

6. Amplituda nitnega nihala je 5 cm . Kdaj pade na polovico, če je koeficient dušenja 0,4 s^{-1 ?}

7. Nitno nihalo ima 50 cm dolgo vrvico in niha v letalski kabini (g=10m/s2).

a) Kolikšen je nihajni čas in frekvenca nihala, če se letalo giblje enakomerno?

b) Kdaj niha sinusno? Kolikšen je odmik nihala od ravnovesne lege po času 2 s, če je amplituda nihanja 3°?

c) Za koliko se vrvica odkloni od navpičnice, ko se letalo giblje naprej v vodoravni smeri s pospeškom a=2.5 m/s2?

d) Kolikšen je nihajni čas nihala, če se letalo giblje vodoravno s pospeškom 2.5 m/s2?

ATOMSKA IN JEDRSKA FIZIKA

1. Primer testa iz atomske fizike.

2. Primer testa iz jedrske fizike.