Upload
elvin-mujakic
View
695
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
VISOKA TEHNI ČKA ŠKOLA POLITEHNI ČKI STUDIJ PULA
METODOLOGIJA RJEŠAVANJA NUMERI ČKIH ZADATAKA
PROMEMORIJA FORMULA FIZIKA 1 i 2
samo za internu primjenu
Visoka tehnička škola – politehnički studij Pula
_______________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________ Luciano Kuhar: Metodologija rješavanja numeričkih zadataka; promemorija formula, fizika 1 i 2
2
RJEŠAVANJE NUMERI ČKIH ZADATAKA IZ FIZIKE Fizika je osnovna prirodna znanost koja se bavi proučavanjem zakonitostima sveopće prirode od mikrosvijeta do makrosvijeta. Do spoznaje zakonitosti u fizikalnim istraživanjima dolazi se eksperimentalnim i teorijskim putem. Jedna i druga metoda se uzajamno nadopunjuju. U svojim znanstvenim istraživanjima fizičari koriste eksperiment kao ponovljivu metodu, ali i matematički mehanizam za objektivnu obradu rezultate istraživanja. Eksperimentom se odreñuju parametri neke fizikalne pojave koji se zovu fizikalne veličine. Temeljne spoznaje, koje su eksperimentalno dokazane, nazivaju se zakoni. Zakoni dokazani na takav način su nepromjenljivi u prostoru i vremenu i iskazuju se matematičkim algoritmima – jednadžbama ili formulama. Formule su jednadžbe koje matematički povezuju fizikalne veličine u njihovim meñusobnim odnosima. Za pravilno rješavanje numeričkih zadataka iz fizike nužno je znati:
riješiti zadani problem znači krenuti od početne situacije i početnih zadanih parametara i doći do zadovoljavajućeg rezultata;
rješavanje zadanog problema ne smije započeti traženjem odgovarajuće formule i računanjem, već treba najprije prepoznati pojavu koju definira zadani problem. Tako ćemo izbjeći tzv. metodološke greške u rješavanju problema. Nedopustivo je memotehnički tražiti prvu formulu koja nam se čini pogodna za korištenje i supstituirati zadane vrijednosti. Prepoznavanjem zadanog problema možemo si predočiti argumente koje imamo zadane i povezati ih s argumentima koje moramo izračunati, te eventualno i prepoznati neke postupke na koje smo ranije naišli prilikom rješavanja sličnih zadataka.
zadatak treba pažljivo pročitati i prepoznati fizikalni fenomen. Zadanim fizikalnim veličinama moramo srediti mjerne jedinice temeljem pravila Internacionalnog sustava mjernih jedinica ( Metar, Kilogram, Sekunda); ako tražena fizikalna veličina nije eksplicitna treba je prepoznati temeljem induktivnog zaključivanja;
kada smo prepoznali zadane i tražene fizikalne veličine moramo otkriti u kakvoj su meñusobnoj vezi kako bismo mogli odrediti sekvencu ili algoritam rješavanja nepoznatih traženih veličina uz korištenje zadanih poznatih veličina.
Pritom se koristimo matematičkim jednadžbama ili formulama. Fizikalna formula je, dakle, relacija s pomoću koje se, primjenom poznatih veličina, dolazi do nepoznatih veličina odnosno rezultata zadatka.
Visoka tehnička škola – politehnički studij Pula
_______________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________ Luciano Kuhar: Metodologija rješavanja numeričkih zadataka; promemorija formula, fizika 1 i 2
3
slijedi supstitucija numeričkih vrijednosti i matematički mehanizam računanja koji je finalno sredstvo u rješavanju fizikalnih zadataka. Podrazumijeva se da je osnovni preduvjet uspješnog rješavanja zadataka iz fizike solidno znanje iz matematike.
Redoslijed postupka rješavanja numeričkih zadataka iz fizike: 1. fenomenološki prepoznati zadani problem (fizikalnu pojavu koju zadatak opisuje); 2. prepoznati i ispisati zadane vrijednosti; 3. prepoznati i ispisati tražene vrijednosti; 4. zadane numeričke vrijednosti transformirati u skladu s Internacionalnim sustavom mjernih jedinica (MKS sustav); 5. odrediti korelacije izmeñu zadanih i traženih vrijednosti; 6. odrediti formule, pojedine sekvence formula ili korelacije više formula koje povezuju zadane i tražene fizikalne veličine; 7. pravilno supstituirati zadane numeričke vrijednosti; 8. pravilno izvršiti potrebne matematičke operacije; 9. dobivenom rezultatu obavezno pridružiti pravilnu mjernu jedinicu. PRIMJER PRAVILNOG RJEŠAVANJA ZADATKA: Zadatak: Iskočivši iz aviona, padobranac slobodno pada – trenje zanemarujemo. Nakon 200 metara slobodnog padanja otvara se padobran i brzina padanja se počinje smanjivati deceleracijom od 2 ms-2. Padobranac se prizemljuje brzinom 10,8 kmh-1. Odrediti visinu na kojoj je padobranac iskočio. Zadani fenomen: slobodan pad i jednoliko usporeno gibanje Zadane vrijednosti: h0 = 200 m → visina slobodnog pada ha = ? → visina u toku koje se brzina smanjuje deceleracijom (negativnom akceleracijom –a) – a = 2 ms-2 → negativna akceleracija v = 10,8 kmh-1 → brzina prizemljenja (konačna brzina) → 10,8 : 3,6 = 3 ms-1
Visoka tehnička škola – politehnički studij Pula
_______________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________ Luciano Kuhar: Metodologija rješavanja numeričkih zadataka; promemorija formula, fizika 1 i 2
4
h = ? → visina s koje je padobranac iskočio Rješenje: Ukupnu visinu, na kojoj je padobranac iskočio, čine visina njegovog slobodnog pada h0 i visina ha u toku koje se brzina smanjuje akceleracijom –a: h = h0 + ha (1) Visinom h0 odreñena je brzina v0 na kraju tog dijela puta. Veza izmeñu brzine v0 i visine h0 je izraz za jednoliko ubrzano gibanje u slobodnom padu:
v0 = 0hg2 ⋅⋅ (2) Početnu brzinu za prevaljivanje puta ha i padanje s visine ha opisuju formule: v = v0 – a· t (3)
ha = v0· t – 2
1 a·t2 (4)
gdje je v brzina prizemljenja a a deceleracija padobranca.
Iz formule (3) izlučimo t → t = a
vv0 − (3a)
U formulu (4) uvrstimo izraze (3a) i (2)
ha = 0hg2 ⋅⋅ · a
vhg2 0 −⋅⋅ –
2
1a·
20
a
vhg2
−⋅⋅
zamjenom zadanih podataka u formulu (1) slijedi izraz za visinu na kojoj je iskočio, tj. konačna formula:
h = h0 + 0hg2 ⋅⋅ · a
vhg2 0 −⋅⋅ –
2
1a·
20
a
vhg2
−⋅⋅
Slijedi supstitucija zadanih numeričkih vrijednosti i konačno računanje:
h = 200 + 20081,92 ⋅⋅ · 2
320081,92 −⋅⋅ –
2
1·2·
2
2
320081,92
−⋅⋅
h = 1177,3 m
Visoka tehnička škola – politehnički studij Pula
_______________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________ Luciano Kuhar: Metodologija rješavanja numeričkih zadataka; promemorija formula, fizika 1 i 2
5
PROMEMORIJA FORMULA IZ FIZIKE 1 1. KINEMATIKA ČESTICE 1.1. Gibanje po pravcu
∫ ⋅=
∫ ⋅=
=
=
2
1
2
1
t
t
t
tt
2
2
dtav
dt)t(vs
dt
sda
dt
sdv
rr
rr
1.1.1. Jednoliko gibanje
0stvsrrr +⋅=
1.1.2. Jednoliko ubrzano gibanje
tavv
vsa2v
stvta2
1s
0
00
20
2
2
⋅+=+⋅⋅=
++⋅= ⋅
rrr
rrrr
1.2. Gibanje po kružnici
ra
va
rvdt
d
dt
d
t
r
2
2
rrr
rrr
rrr
⋅α=⋅ω=⋅ω=
ϕ=α
ϕ=ω
Visoka tehnička škola – politehnički studij Pula
_______________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________ Luciano Kuhar: Metodologija rješavanja numeričkih zadataka; promemorija formula, fizika 1 i 2
6
1.2.1. Jednoliko gibanje po kružnici
0t ϕ+⋅ω=ϕ
1.2.2. Jednoliko ubrzano gibanje po kružnici
0
20
2
002
t
2
tt2
1
ω+⋅α=ωω+ϕ⋅α⋅=ω
ϕ+ω+⋅α⋅=ϕ ⋅
1.3. Složena gibanja – hici 1.3.1. Vertikalni hitac
h = v0·t – 2
g·t2
t↑ = g
v0
t↓ = g
v0
tuk = 2· g
v0
v = hg2 ⋅⋅
v = v0 – g · t 1.3.2. Horizontalni hitac
h = 20
2
v
s
2
g ⋅
Visoka tehnička škola – politehnički studij Pula
_______________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________ Luciano Kuhar: Metodologija rješavanja numeričkih zadataka; promemorija formula, fizika 1 i 2
7
1.3.3. Kosi hitac
α== ⋅ cosvvv 0x0x tgsinvtgvv 0y0y ⋅−α=⋅−= ⋅
α⋅= ⋅ costvx 0 20 tg
2
1sintvy ⋅−α⋅= ⋅
α⋅⋅⋅−α⋅=
220
2
cosv2
xgtgxy
g
sinvt
0H
α= ⋅
g2
sinv)y(h
220
⋅α⋅=
g
2sinv)x(s
20 α⋅=
2. DINAMIKA ČESTICE 2.1. Newtonovi zakoni
∫ −==
⋅=
=⋅=
==
⋅=
2
1
t
t
12 ppdtFI
gmG
)konstm(amF
dt
pd
dt
)vm(dF
vmp
rrrr
rr
rr
rrr
rr
2.2. Sila trenja
µ⋅⋅= gmFtr
µ⋅α⋅⋅= cosgmFtr
Visoka tehnička škola – politehnički studij Pula
_______________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________ Luciano Kuhar: Metodologija rješavanja numeričkih zadataka; promemorija formula, fizika 1 i 2
8
2.3. Centripetalna sila
r
vmrmF
rmF2
2cp
2cp
=⋅ω⋅=
⋅ω⋅−=r
r
2.4. Rad, energija, snaga
∫ ⋅= dsFWr
2pe
2
k
p
sk2
1E
2
vmE
hgmE
⋅⋅=
⋅=
⋅⋅=
u
d
W
W
vFdt
dWP
t
WP
=η
⋅==
=
rr
2.5. Impuls sile i količina gibanja
vmtF
vmp
tFI
∆⋅=∆⋅∆⋅=
∆⋅=
)cos(singa µ⋅α±α⋅=
Visoka tehnička škola – politehnički studij Pula
_______________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________ Luciano Kuhar: Metodologija rješavanja numeričkih zadataka; promemorija formula, fizika 1 i 2
9
2.6. Sraz 2.6.1. Elastični sraz
'22
'112211 vmvmvmvm
rrrr⋅⋅⋅⋅ +=+
( )21
22121'1
2'22
2'11
222
211
mm
vm2vmmv
2
vm
2
vm
2
vm
2
vm
+⋅+⋅−=
+=+
⋅
⋅⋅⋅⋅
rrr
( )21
11212'2 mm
vm2vmmv
+⋅+⋅−= ⋅
rrr
2.6.2. Neelastični sraz
( ) 1212211 vmmvmvmrrr +=+
( )( )2
2121
21
'2
'121
21
2211'1
vvmm
mm
2
1q
vvvvmm
vmvmv
rr
rrrr
rrr
−+⋅−=
−−=−++=
12
'2
'1
vv
vvk rr
rr
−−= koeficijent restitucije
Visoka tehnička škola – politehnički studij Pula
_______________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________ Luciano Kuhar: Metodologija rješavanja numeričkih zadataka; promemorija formula, fizika 1 i 2
10
2.7. Inercijski i neinercijski sustavi 2.7.1. Galilejeve transformacije x = x'+vt y = y' z = z' t = t'
0'x vvv += '
yy vv = 'zz vv = a = a'
2.7.2. Inercijske sile
'i amFF
rrr⋅=+
0i amFrr
⋅−= '2
cf rmFrr
⋅ω⋅=
ω⋅⋅⋅= rrr'
cor vm2F 2.8. Klasična gravitacija
r
mmGE
rr
mmGF
2
02
21
⋅−=
⋅−= rr
02
rr
mG
rr −=γ
r
mG−=ϕ
G = 6,67 · 10-11 Nm2kg -2
FG = G ·2
Z
Z
h)(R
Mm
+⋅
gh = G· 2
Z
Z
h)(R
M
+
Visoka tehnička škola – politehnički studij Pula
_______________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________ Luciano Kuhar: Metodologija rješavanja numeričkih zadataka; promemorija formula, fizika 1 i 2
11
2.9. Relativistička mehanika 2.9.1. Lorentzove transformacije
c
v=β
2
'
1
vtxx
β−−= 'yy = 'zz =
2
2'
1
xc
vt
tβ−
⋅−=
2
0 1ll β−=
2
0
1
tt
β−∆=∆
2.9.2. Relativistička brzina
x2
x'x
uc
v1
vuu
⋅−
−=
x2
2y'
y
uc
v1
1uu
−
β−=
x2
2z'
z
uc
v1
1uu
−
β−=
2.9.3. Relativistička energija
−
β−=−=
β−⋅=
11
1mcmcEE
1
cmE
2
22k
2
2
222 cmpcE +=
21
vmp
β−⋅=
Visoka tehnička škola – politehnički studij Pula
_______________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________ Luciano Kuhar: Metodologija rješavanja numeričkih zadataka; promemorija formula, fizika 1 i 2
12
pE
cv
2rr =
k2
c Emc2Ep 2
k+=
3. DINAMIKA FLUIDA
hgF
hgppdS
dFp
tu
t0
⋅⋅ρ=⋅⋅ρ+=
=
3.1. Atmosferski tlak - barometarska formula
ghp
00
0
eppρ
−⋅= .konstT =
Pa101325p0 =
30 kgm225,1 −=ρ
km
K5,6
h
T −=∆∆
255,5
0h 288
h0065,01pp
⋅−=
7990
h
0h epp−
⋅=
Visoka tehnička škola – politehnički studij Pula
_______________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________ Luciano Kuhar: Metodologija rješavanja numeričkih zadataka; promemorija formula, fizika 1 i 2
13
3.2. Dinamika strujanja tekućina
.konstt
VvSQ ==⋅=
3.3. Poiseuilleov zakon - sila viskoznosti
vl8FV ⋅⋅η⋅π⋅=
( )2221 rRl4
ppv −
⋅η⋅−=
421 Rl
pp
8Q
−ηπ=
R2
vSFV ⋅
⋅η=
3.4. Stokesov zakon
vR6FV ⋅⋅η⋅π⋅=
3.5. Reynoldsov broj
η⋅⋅ρ= lv
R
3.6. Kriti čna brzina laminarnog strujanja
ρ⋅⋅η⋅=
R2
2000v kr
Visoka tehnička škola – politehnički studij Pula
_______________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________ Luciano Kuhar: Metodologija rješavanja numeričkih zadataka; promemorija formula, fizika 1 i 2
14
3.7. Turbolentno strujanje
20t vSC
2
1F ⋅ρ⋅⋅=
3.8. Hidrodinamički tlak
2
vp
2
d
⋅ρ=
3.9. Bernoullijev teorem
2
vghp
2
vghp
.konst2
vghp
22
22
21
11
2
⋅ρ+ρ+=⋅ρ+ρ+
=⋅ρ+ρ+
4. TEMPERATURA I TOPLINA 4.1. Temperaturne skale K = 0C + 273,15 0C =
9
5· ( 0F– 32 )
0F = (
5
9· 0C) + 32
0R = 5
4 · 0C
Visoka tehnička škola – politehnički studij Pula
_______________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________ Luciano Kuhar: Metodologija rješavanja numeričkih zadataka; promemorija formula, fizika 1 i 2
15
4.2. Termičko rastezanje čvrstog tijela l t = l0 · ( 1+ α · ∆t )
T
l
l
1
tl
ll
00
0t
∆∆=
⋅−=α
Vt = V0 · ( 1+ γ · ∆T )
α=∆∆⋅=
⋅−=γ 3
T
V
V
1
tV
VV
00
0t
γ = 273
1
4.3. Jednadžba stanja idealnog plina
izohora.konstVp
p
T
T
izobara.konstpV
V
T
T
izoterma.konstT.konstVp
TRM
mTRnVp
2
1
2
1
2
1
2
1
==
==
==⋅
⋅⋅=⋅⋅=⋅
1
11
T
Vp ⋅ =
2
22
T
Vp ⋅
p·V = N·k·T k = 1,39 ·10-23 [J / 0K] (Boltzmanova konstanta)
ρ = )t1(p
p
0
0T
⋅γ+ρ⋅
Visoka tehnička škola – politehnički studij Pula
_______________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________ Luciano Kuhar: Metodologija rješavanja numeričkih zadataka; promemorija formula, fizika 1 i 2
16
4.4. Prijenosi topline Q = ∆U = m·c·∆T 4.4.1. Fourierov zakon kondukcije topline
Q = – λ x
T
∆∆
S·t
4.4.2. Richmanovo pravilo smjese m1·c1·(τ – t1) = m2·c2·(t2 –τ) 4.5. KINETIČKO – MOLEKULARNA TEORIJA TOPLINE
Tk2
3E
TkNVpM
TR3
m
Vp3vv
mV
N
3
1p
k
2ef
2
⋅⋅=
⋅⋅=⋅
⋅⋅=⋅⋅==
⋅⋅=
k = 1,39·10-23 JK-1 ( Boltzmanova konstanta)
Visoka tehnička škola – politehnički studij Pula
_______________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________ Luciano Kuhar: Metodologija rješavanja numeričkih zadataka; promemorija formula, fizika 1 i 2
17
4.6. TERMODINAMIKA 4.6.1. Prvi zakon termodinamike
WdUQ ∂+=∂
4.6.2. Molarni toplinski kapaciteti
v
p
vp
.konstp
p
.konstV
v
C
C
RCC
dT
dQ
n
1C
dT
dQ
n
1C
=κ
=−
⋅=
⋅=
=
=
4.6.3 Specifični toplinski kapaciteti
M
Cvc
M
Cpc vp ==
4.6.4. Rad plina
∫ ⋅2V
1V
dVpW
Visoka tehnička škola – politehnički studij Pula
_______________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________ Luciano Kuhar: Metodologija rješavanja numeričkih zadataka; promemorija formula, fizika 1 i 2
18
4.6.5. Toplinski stroj
1
21
1
1
212121
Q
Q
W
T
T1QQQQQW
−==η
−⋅=−=+=
4.6.6. Rashladni stroj
ε = W
Q2 (ε = koeficijent hlañenja rashladnog stroja)
Q2 – toplina uzeta iz prostora koji se hladi W – uloženi rad 4.6.7. Entropija
S2 – S1 = ∫2
1
dS
S2 – S1 = ∫2
1 T
dQ
∆S ≥ 0 (drugi zakon termodinamike)
Visoka tehnička škola – politehnički studij Pula
_______________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________ Luciano Kuhar: Metodologija rješavanja numeričkih zadataka; promemorija formula, fizika 1 i 2
19
PROMEMORIJA FORMULA IZ FIZIKE 2 1. TITRANJE 1.1. Harmoničko titranje
skF ⋅−= sila
k
m2T π= perioda
2
2
T
m4k
⋅π⋅= konstanta opruge
ϕ+π= 0T
t2sinAy elongacija
T
t2cosvv 0
π= brzina titranja
T
A2v
π= najveća brzina
T
t2sinaa
π−= akceleracija titranja
ya 2 ⋅ω−=
2
2
0T
A4a
⋅π⋅= najveća akceleracija
T
1=ν frekvencija
πω=ν2
1.2. Matematičko njihalo
Visoka tehnička škola – politehnički studij Pula
_______________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________ Luciano Kuhar: Metodologija rješavanja numeričkih zadataka; promemorija formula, fizika 1 i 2
20
g
l2T π= perioda
1.3. Fizikalno njihalo
mgd
I2T π= perioda ( I = moment inercije oko objesišta; m= masa
štapa; d = udaljenost centra mase (težišta) od točke objesišta) 2. ELEKTROMAGNETSKI TITRAJI I VALOVI 2.1. Izmjenična struja
tsinIi 0 ⋅ω= jakost struje tsinUu 0 ⋅ω= napon struje
2
II
0ef = efektivna struja
2
UU
0ef = efektivni napon
t⋅ω=ϕ fazni kut ν⋅π⋅=ω 2 kutna brzina
T
2π=ω
2.2. Otpori izmjenične struje
ef
ef
I
UR = omski otpor
ω⋅= LRL induktivni otpor
ω⋅=
C
1RC kapacitivni otpor
Visoka tehnička škola – politehnički studij Pula
_______________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________ Luciano Kuhar: Metodologija rješavanja numeričkih zadataka; promemorija formula, fizika 1 i 2
21
2.3. RLC – strujni krug
( )2CL
2 RRRZ −+= impendanca (ukupni otpor) 2
2
C
1LRZ
ω⋅−ω⋅+=
l
SNL
2
R0⋅µ⋅µ= induktivitet zavojnice
d
SC R0 ε⋅ε= kapacitet pločastog kondenzatora
π⋅⋅⋅ε⋅ε= r4C R0 kapacitet kuglastog kondenzatora
R
RRtg
CL −=ϕ razlika faze izmeñu napona i struje
CL RRX −= reaktanca
LC2
10
π=ν rezonantna frekvencija (Thomsonova formula)
Z
UI = Ohmov zakon za izmjeničnu struju
ϕ⋅⋅= cosIUP snaga izmjenične struje (korisna)
IUP ⋅= snaga izmjenične struje (prividna)
LC2T0 π= električni titrajni krug
Visoka tehnička škola – politehnički studij Pula
_______________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________ Luciano Kuhar: Metodologija rješavanja numeričkih zadataka; promemorija formula, fizika 1 i 2
22
00
1c
µ⋅ε= brzina elektromagnetskog vala u vakuumu
3. OPTIKA 3.1. Geometrijaska optika
β=α zakon refleksije
βα=
sin
sinn 1/2 zakon refrakcije (relativni indeks loma)
2
11/2
v
vn =
βα=
sin
sinn zakon refrakcije (apsolutni indeks loma)
v
cn =
gran1/2
sin
90sinn
β= totalna refleksija
gran1/2
sin
1n
β=
1/2gran
n
1sin =β
2
1gran
n
nsin =β
Visoka tehnička škola – politehnički studij Pula
_______________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________ Luciano Kuhar: Metodologija rješavanja numeričkih zadataka; promemorija formula, fizika 1 i 2
23
q
1
p
1
f
1 += jednadžba sfernog zrcala (konjugacije)
x
y
p
qG == povećanje
q
1
p
1
f
1 += jednadžba tanke leće
x
y
p
qG == povećanje
f
1j = jakost leće
( )
−⋅−=21 R
1
R
11n
f
1 jednadžba debele leće
3.2. Fizikalna optika
d
as
⋅λ= interferencija (razmak dviju pruga)
( )12 xxn −⋅=∆
a
d λ⋅=∆ interferencija (optička razlika putova)
λ⋅=∆ k interferencija (maksimum – svijetle pruge)
( )2
1k2λ⋅±=∆ interferencija (minimum – tamne pruge)
BCDCAD −+=δ interferencija tankih listića (geometrijska razlika
Visoka tehnička škola – politehnički studij Pula
_______________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________ Luciano Kuhar: Metodologija rješavanja numeričkih zadataka; promemorija formula, fizika 1 i 2
24
putova)
( )2
BCDCADnλ+−+⋅=δ interferencija tankih listića (optička razlika
putova)
α−α−⋅α⋅=δ
22 sinn
cos1sind planparalelna ploča
( ) A1nD ⋅−= λλ prizma (najmanji kut devijacije)
λ⋅⋅= Rkr Newtonovi kolobari (polumjer k-tog
tamnog kolobara)
λ⋅⋅−= R2
1k2r Newtonovi kolobari (polumjer k-tok
svijetlog kolobara)
λ⋅=α⋅ ksind difrakcija svjetlosti (tamne pruge ogiba)
( )2
1k2sindλ⋅±=α⋅ difrakcija svjetlosti (svijetle pruge ogiba)
α⋅=λ⋅ sindk optička rešetka
ntg =α polarizacija svjetlosti (Brewsterov zakon)
λ⋅=α⋅ ksind2 rendgenski spektri (Braggova jednadžba)
Visoka tehnička škola – politehnički studij Pula
_______________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________ Luciano Kuhar: Metodologija rješavanja numeričkih zadataka; promemorija formula, fizika 1 i 2
25
4. ZRAČENJE CRNOG TIJELA
4TSP ⋅⋅σ= snaga zračenja crnog tijela 81067,5 −⋅=σ Wm-2K-4 – Stefan-Boltzmanova konstanta
bTm =⋅α Wienov zakon b = 2,9·10-3 K·m– Wienova konstanta
1e
1ch8E
Tk
hc5
−⋅
λ⋅⋅π⋅=
λ
Plackov zakon
(h = 6,626·10-34 Js – Planckova konstanta) 5. ELEMENTI KVANTNE FIZIKE
vm
h
⋅=λ valna svojstva čestica u gibanju
(De Broglieov kvantni uvjet)
cm
h
⋅=λ De Broglieov uvjet za svjetlost
ν⋅= hE Planckova kvantna teorija (energija fotona)
mn EEh −=ν⋅ Bohrov postulat
hn2
ev
0
2
n⋅ε⋅⋅
= brzina elektrona na stazi n = 1,2,3…
2e
202
nem
hnr
⋅⋅π⋅ε⋅= polumjer kvantne staze
Visoka tehnička škola – politehnički studij Pula
_______________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________ Luciano Kuhar: Metodologija rješavanja numeričkih zadataka; promemorija formula, fizika 1 i 2
26
220
4e2
nh8
emnE
⋅ε⋅⋅⋅= energija elektrona na kvantnoj stazi
n = 1,2,3…
2n
n
6,13E −= energija vodikovog atoma u n-tom stanju
−=−22
mnn
1
m
16,13EE energetski nivoi vodikovog atoma
−=22
fn
1
m
16,13E energija emitiranog fotona vodikovog atoma
ν =
−ε
⋅=
2222
0
4emn
n
1
m
1h8
em
h
E-E frekvencija zračenja na kvantnoj stazi
2
vmWh
2
izl⋅+=ν⋅ fotoelektrični efekt
t
0 eNN λ−⋅= zakon radioaktivnog raspada
λ= 2ln
T 2/1 vrijeme poluraspada
Visoka tehnička škola – politehnički studij Pula
_______________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________ Luciano Kuhar: Metodologija rješavanja numeričkih zadataka; promemorija formula, fizika 1 i 2
27
190
OSNOVNE FIZIČKE KONSTANTE
konstanta gravitacije G = 6,67 ·10-11 [Nm2 kg-2]brzina svjetlosti u vakuumu c = 3 ·108 [ms-1]električna konstanta vakuuma k0 = 9 ·109 [Nm2 C-2]apsolutna permitivnost Є0 = 8,85 ·10-12 [C2 N-1 m-2]apsolutna permeabilnost µ0 = 4π10-7
naboj elektrona e = 1,6 ·10-19 [C]naboj protona +e = 1,6 ·10-19 [C]masa elektrona (u miru) me = 9,11 · 10-31 [kg]masa protona (u miru) mp = 1,6725 · 10-27 [kg]masa neutrona (u miru) mn = 1,6748 · 10-27 [kg]
191
Planckova konstanta h = 6,63 · 10-34 [Js]Boltzmanova konstanta k = 1,38·10-23 [JK-1]Avogadrov broj NA = 6,02·1023 [mol-1]godina svjetlosti gs = 9,5 · 1015 [m]astronomska jedinica aj = 15 · 1010 [m] gravitacijsko ubrzanje (srednje) g = 9,805 [ms-2]polumjer Zemlje (na Ekvatoru) RZ = 6,38 · 106 [m]polumjer Mjeseca RM = 1,74·106 [m]udaljenost Zemlja-Mjesec (prosječna) Z-M = 3,84·108 [m]masa Zemlje MZ = 5,98 · 1024 [kg] udaljenost Zemlja-Sunce (prosječna) Z-S = 1,5·1011 [m]
masa Sunca MS = 1,99 · 1030 [kg]polumjer Sunca RS = 7 ·108 [m]solarna konstanta S = 1,35 ·108 [Wm-2]
192
NEKE OSNOVNE TABLI ČNE VRIJEDNOSTI
SPECIFIČNA GUSTOĆA - (ρ); u [kgm-3] pri 273 Kplatina 2150zlato 930živa 13500srebro 10500uran 19000željezo 7870bakar 8960aluminij 2700olovo 11300dijamant 3250guma 1200mramor 2700staklo 2500pluto 200drvo 580-850
Visoka tehnička škola – politehnički studij Pula
_______________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________ Luciano Kuhar: Metodologija rješavanja numeričkih zadataka; promemorija formula, fizika 1 i 2
28
193
led 917voda 1000morska voda 1008benzin 720mlijeko 1020ulje 950 alkohol 800zrak 1,29helij 0,18neon 0,9ozon 2,22
194
KOEFICIJENT TRENJA (klizanja) – ( µ )
koža – drvo 0,3 – 0,5koža – metal 0,2 – 0,3metal – metal 0,1 – 0,15drvo – drvo 0,3 – 0,4guma – asfalt 0,7 – 0,89čelik – led 0,015
195
KOEFICIJENT TERMIČKE DILATACIJE – LINEARNI – ( 0C-1)
aluminij 23,2 · 10-6
srebro 19,2 · 10-6
željezo 11,7 · 10-6
zlato 14,0 · 10-6
bakar 16,8 · 10-6
wolfram ,5 · 10-6
živa 182 · 10—6 (volumno)olovo 28,9 · 10-6
cink 29,7 · 10-6
guma 200 · 10-6
Visoka tehnička škola – politehnički studij Pula
_______________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________ Luciano Kuhar: Metodologija rješavanja numeričkih zadataka; promemorija formula, fizika 1 i 2
29
196
beton 12 · 10-6
asfalt 200 · 10-6
pluto 0teflon 90 · 10-6
bakelit 30 · 10-6
KOEFICIJENT TERMIČKE DILATACIJE –VOLUMNI – (0C-1)voda 0,21·10-3
morska voda 0,19·10-3
benzin 1·10-3
mlijeko 0,8·10-3
ulje 0.72·10-3
197
SPECIFIČNI TOPLINSKI KAPACITET – (c) u [JkgK-1] pri T = 293 K
zlato 129željezo 460bakar 380aluminij 880voda 4186morska voda 3930benzin 2100živa 182ulje 1650mlijeko 3900staklo 500
198
TEMPERATURA TALJENJA – (TT) u [K] pri p = p0
olovo 601cink 693živa 234bakar 1356zlato 1337željezo 1808srebro 1234aluminij 933
Visoka tehnička škola – politehnički studij Pula
_______________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________ Luciano Kuhar: Metodologija rješavanja numeričkih zadataka; promemorija formula, fizika 1 i 2
30
199
TEMPERATURA VRENJA – (TV) u [K] pri p = p0
voda 373alkohol 351mlijeko 378ulje 570živa 630
SPECIFIČNA TOPLINA ISPARAVANJA – (Li) u [Jkg-1]
voda 2,26·106
alkohol 0,84·106
aceton 0,5·106
kloroform 0,25·106
živa 0,3 ·106
200
KOEFICIJENT TOPLINSKE VODLJIVOSTI -κ (Wm-1 K-1)
aluminij 230bakar 380beton 0,2 – 20opeka (puna) 0,9drvo 0,08 - 0,13 guma 0,2led (T=269 K) 1,3morska voda 0,6mramor 2 - 4 papir 0,14 - 0,18 poliuretanska pjena 0,03
201
pluto 0,05 - 0,11 srebro 420staklena vuna 0,04staklo 0,2 - 0,3 šamot 0,2 voda 0,6zemlja 0,5 zrak 0,025 žbuka 0,8željezo 50 - 60
Visoka tehnička škola – politehnički studij Pula
_______________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________ Luciano Kuhar: Metodologija rješavanja numeričkih zadataka; promemorija formula, fizika 1 i 2
31
RELATIVNA ELEKTRI ČNA PERMITIVNOST – ( εr) pri T = 293 0Kazbest 6,5asfalt 2,7papir 2,1germanij 16silicij 12drvo 5staklo 10porculan 7voda 80ulje 2,2 zrak 1,0005
RELATIVNI INDEKS LOMA – (n) – u odnosu na zrak, pri T = 293 0K i p = p0
voda 1,33zrak 1,00029petrolej 1,45led 1,31dijamant 2,42staklo - flint 1,55plexi 1,49
IZLAZNI RAD PRI FOTOELEKTRI ČNOM EFEKTU - [eV]srebro 4,7bakar 4,48željezo 4,63zlato 4,71germanij 4,67aluminij 4,7silicij 3,59olovo 4,04cezij 1,94rubidij 2,13
Visoka tehnička škola – politehnički studij Pula
_______________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________ Luciano Kuhar: Metodologija rješavanja numeričkih zadataka; promemorija formula, fizika 1 i 2
32
IZVEDBENE MJERNE JEDINICE SI MJERNOG SUSTAVA
fizikalna veličina prevladajući simbol mjerna jedinica
akceleracija a m/s2
akceleracija (kutna) α rad/s2
brzina (kutna) ω rad/sbrzina v m/sduljina,put l,s melektrična permitivnost Є F/melektrični kapacitet C Felektrični naboj Q Celektrični otpor R Ωelektrični potencijal, napon V,U Venergija, rad E,W Jfrekvencija f,ν Hzimpuls sile I Ns
indukcija (magnetska) B Tinduktivitet L Hintenzitet električnog polja E N/C, V/mintenzitet svjetlosti I cdintenzitet zvuka I W/m2
jakost struje I Akoeficijent viskoznosti η kg/mskoličina gibanja p kgm/skoličina protoka Q,V m3 /skoličina topline Q Jkut α,β,φ,θ rad,0
kut (prostorni) A,B,C,D srmagnetska permeabilnost µ H/mmasa m kgmoment inercije I kgm2
moment sile M Nmosvjetljenost E lxploština A,S m2
Visoka tehnička škola – politehnički studij Pula
_______________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________ Luciano Kuhar: Metodologija rješavanja numeričkih zadataka; promemorija formula, fizika 1 i 2
33
sila, težina tijela F,G Nsnaga P Wspecifična gustoća tvari ρ kg/m3
specifični električni otpor ρ Ωm specifični toplinski kapacitet c J/kg Ktemperatura t 0C, 0Ftermodinamička temperatura T Ktlak p Patok električnog polja Φ,E Nm2 /C, Vmtok magnetskog polja Φ,B Wbtoplinska provodljivost σ,k W/m Ktoplinski kapacitet C J/ K volumen V m3
vrijeme t s