Fizika (BF, Biologija) - fiz.fmf.uni-lj.siandrejas/vaje/gradiva/bio_gradivo_za_vaje.pdf · Andreja Sarlah, UL FMF Fizika (BF, Biologija) 2014/15 1.Koliko je v 1 litru decilitrov,

dr. Andreja Sarlah

Fizika (BF, Biologija)

gradivo za vaje 2014/15

Vsebina

1. vaje: Velikostni redi, lece, mikroskop 2

2. vaje: Newtnovi zakoni gibanja: kinematika, sile, navori 4

3. vaje: Ohranitveni zakoni: gibalna kolicina, energija 6

4. vaje: Gravitacija, Coulombov zakon, elektricno polje 8

5. vaje: Kondenzatorji 10

6. vaje: Racunanje tokov v elektricnih krogih 11

7. vaje: Magnetno polje in primeri indukcije 13

8. vaje: Odziv snovi na obremenitev ter elektricno in magnetno polje 15

9. vaje: Nihanje in valovanje 16

10.vaje: Uporaba valovanja 18

11.vaje: Uklon, interferenca in odboj svetlobe 20

12.vaje: Uporaba lomnega in odbojnega zakona 22

13.vaje: Lecja in goriscne razdalje, dioptrija 23

Kolokviji in izpiti preteklih let 25Studijsko leto 2008/09 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25Studijsko leto 2009/10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33Studijsko leto 2010/11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39Studijsko leto 2013/14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44Studijsko leto 2014/15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

Andreja Sarlah, UL FMF Fizika (BF, Biologija) 2014/15

1. vaje: Velikostni redi, lece, mikroskop

oznaka f p n µ m c d da h k M Gime femto piko nano mikro mili centi deci deka hekto kilo mega giga

potenca 10−15 10−12 10−9 10−6 10−3 10−2 10−1 100 101 102 103 106 109

primer fm pm nm µm mm cm dm m kmµg mg g dag kg

l

2


1. Koliko je v 1 litru decilitrov, centilitrov, hektolitrov?

2. Koliko m2, dm2 cm2 in mm2 meri ploscina kvadrata s stranico 2 cm?

3. Koliko je v dm3 cm3, mm3, m3?

3.a Iz kock sestavite pomanjsan model tovornjaka, ki je verna kopija originala. Pros-tornina modela je 64 krat manjsa od prostornine originala. Koliksno je razmerje meddolzino modela in originala? Koliksno pa je razmerje med njunima povrsinama?(1 : 4; 1 : 16)

4. V ZDA merijo temeraturo v stopinjah Fahrenheita. Med stopinjami Fahrenheita inCelzija velja linearna odvisnost, pri cemer je ledisce (0C) pri 32F, vrelisce vode(100C) pa pri 212F. Koliko stopinj Fahrenheita ustreza 37C in 40C?(TF (TC) =1,8F/ × TC + 32F; 98,6F; 104F)

5. Podvojitveni cas za celice v celicni kulturi je 1,5 dni. V koliksnem casu se stevilocelic v kulturi podeseteri, postoteri, potisoceri?(N(t) = N0 × 2(t/t2); 5 dni; 10 dni; 15 dni)

6. Kam preslika zbiralna leca z goriscno razdaljo 10 cm predmet, ki ga postavimo 5 cm,10 cm, 15 cm in 25 cm stran od lece? Kako velika je slika predmeta, ce je predmetvisok 5 cm? Dolocite graficno in racunsko!(−10 cm, 10 cm; ∞, ∞; 30 cm, 10 cm; 16,7 cm, 3,3 cm)

7. Goriscna razdalja objektiva nekega mikroskopa je 0,5 cm, goriscna razdalja okularjapa je 3 cm. Razdalja med lecama je 8 cm. Koliksna je povecava mikroskopa?Koliksna je oddaljenost predmeta od objektiva, ko je slika ostra?(75×; 0,56 cm)

8. Objektiv in okular mikroskopa sta oddaljena za 20 cm. Goriscna razdalja objektivaje 4 mm, okularja pa 12,5 mm. Koliksna je oddaljenost predmeta od objektiva inkoliksna je povecava mikroskopa?(4,1 mm; 917,5×)

9. Z mikroskopom opazujemo paramecija (Paramecium caudatum), ki v dolzino meri250 µm. Goriscna razdalja objektiva mikroskopa je 40 mm, goriscna razdalja oku-larja 14 mm, leci pa sta razmaknjeni za 173 mm. Koliksna je oddaljenost paramecijaod objektiva? Koliksna je povecava mikroskopa? Kako velika je slika paramecija,ki jo naredi objektiv? Koliksen je zorni kot, pod katerim gledamo sliko?(53,4 mm; 53,1×; 0,74 mm)

10. Z mikroskopom opazujemo bakterijo Escherichia coli, ki je dolga 2 µm in siroka0,5 µm. Bakterija je od objektiva z goriscno razdaljo 25 mm oddaljena 28 mm. Kjenastane slika bakterije in kako velika je? Koliksna je povecava mikroskopa, ce jegoriscna razdalja okularja 5 mm?(233,3 mm; 16,7 µm×4,2 µm; 410,7×)

3


2. vaje: Newtnovi zakoni gibanja: kinematika, sile,

navori

1. Neki tekac v 1,7 s iz mirovanja enakomerno pospesi do najvecje hitrosti, nato paohranja to hitrost. Koliksna mora biti najvecja hitrost, ce naj izenaci svetovnirekord na 200 m, to je 19,19 s? Koliksen je njegov pospesek?(10,9 m/s; 6,4 m/s2)

2. Na plocnik pred 20 m visoko hiso pade cvetlicni lonec. Forenziki so izmerili, da jebila koncna hitrost lonca 17,6 m/s. Ali je mozno, da je lonec prosto padel s kateregaod oken hise?(15,8 m< 20 m)

3. Kamen spustimo, da pade v vodnjak. Pet sekund po tem zaslisimo pljusk. Kakoglobok je vodnjak? Hitrost zvoka v zraku je 340 m/s.(107,6 m)

4. Plavamo cez 5 metrov siroko reko, ki tece s hitrostjo 2 m/s. Hitrost nasega plavanjaje 1 m/s. (a) Pod katerim kotom glede na tok reke moramo plavati, da bomo cimmanj casa v vodi? Za koliko nas pri tem reka odnese s tokom? (b) Pod katerimkotom glede na tok reke moramo plavati, da nas bo reka cim manj odnesla?(90; 10 m; 120)

5. Kamen vrzemo v vodoravni smeri s hitrostjo 10 m/s s 50 m visokega mostu. Po cestipod mostom se v trenutku meta v isti smeri pelje avtomobil s stalno hitrostjo 20 m/s.Koliksna je velikost hitrosti kamna glede na avtomobil? Koliksna je v navedenemtrenutku razdalja med kamnom in avtomobilom, ce kamen zadene avtomobil?(ob metu: 10 m/s; 59,3 m; ob trku: 32,9 m/s)

6. Pri skoku v daljino se po zaletu atlet odrine od tal s hitrostjo 10,5 m/s v vodoravnismeri in s hitrostjo 4,85 m/s v navpicni smeri. Kako dolg bi bil njegov skok, ce bibil zracni upor zanemarljiv, atlet pa med skokom ne bi spreminjal oblike? Svetovnirekord znasa 8,95 m.(10,5 m)

7. Ena od strategij pri kepanju je, da najprej vrzemo kepo pod velikim kotom gledena vodoravnico. Med tem, ko nas nasprotnik opazuje prvo kepo, vrzemo drugokepo tako, da prileti v nasprotnika prej ali istocasno, kot prva. Privzemite, davrzemo obe kepi s hitrostjo 25 m/s, prvo pod kotom 70 glede na vodoravnico. Podkoliksnim kotom moramo vreci drugo kepo, da bo priletela na isto mesto, kot prva?S koliksnim casovnim zamikom jo moramo vreci, da bo priletela na cilj ob istemcasu, kot prva?(20; 3 s)

8. Z 10 m visokega balkona vrzemo kamen z zacetno hitrostjo 15 m/s pod kotom 30

glede na vodoravnico. Koliksno najvecjo visino doseze? Koliksna je hitrost kamna5 m nad tlemi? S koliksno hitrostjo in pod koliksnim kotom glede na vodoravnicoprileti na tla?(12,9 m; 18 m/s; 20,5 m/s; 50,7)

4


9. Vozilo vozi po avtocesti s konstantno hitrostjo 130 km/h. V koliksnem casu prevoziodsek ceste v dolzini 10 km? V nekem trenutku zagleda voznik na cestiscu oviro.Koliksno razdaljo prevozi med reakcijskim casom in koliksno do konca zaviranja?Reakcijski cas clovek med voznjo znasa od 0,5−1 s (oziroma 1− 2 s, ce telefonira).Koeficient trenja med gumami in suhim cestiscem znasa 0,6. Kako se spremenirezultat na mokrem (kt =0,3) ali poledenelem (kt =0,1) cestiscu?(4 min 37 s; 18,1 m−36,1 m; 110,8 m; 221,5 m; 664,6 m)

10. Na dostavni plato, nagnjen pod kotom 30 glede na vodoravnico, polozimo zabojz maso 50 kg. S koliksno silo pod kotom 10 glede na normalo podlage moramopritiskati na zaboj, da ta ne bo zdrsnil? Koeficient lepenja med zabojem in podlagoje 0,1.(745 N < F < 3828 N)

11. Narezano zelenjavo spuscamo po kuhinjski deski v lonec. Najmanj koliksen morabiti naklonski kot deske, da bodo koscki sami zdrseli po njej? Koeficient trenja medkoscki in desko je 0,3. Koliksen pa bi moral biti ta kot, da bi po deski zdrsel koscek,za katerim je kocka ledu, ki po deski drsi brez trenja? Masa kocke ledu je enakamasi koscka zelenjave.(16,7; 8,5)

12. Na kuhinjski tehtnici odtehtamo v 100 gramsko posodo 500 g moke. Za koliko se pritehtanju skrci vzmet kuhinjske tehtnice, ce je koeficient vzmeti 1000 N/m? Posodo zmoko hitro odstranimo s tehtnice. Koliksen pospesek deluje takoj za tem na mizicotehtnice? Masa mizice je 150 g.(0,6 cm; 39,2 m/s2)

13. Pri kateri hitrosti vrtenja bobna pralnega stroja bo perilo ostalo na obodu bobnatudi v najvisji legi? Premer bobna meri 50 cm.(1,6 m/s oz. 6,3 s−1 = 380/min)

14. Na asimetricni mehanski tehtnici tehtamo jabolko z maso 330 g. Koliksno maso imautez, s katero uravnovesimo tehtnico? Skodela za tehtanje je od osi oddaljena za15 cm, utezi pa obesamo na nasprotni strani osi, na razdalji 30 cm.(165 g)

15. Ko v skrceni roki (pravi kot) drzimo utez, si v prvem priblizku lahko predstavljamo,da vso tezo drzimo le z nadlaktnim bicepsom. Masa utezi je 10 kilogramov, masoroke pa lahko zanemarimo. Razdalja med komolcem in ramo (rR) je 30 cm, razdaljamed komolcem in dlanjo (rD) pa 40 cm. Misica prijemlje na razdalji (rM) 5 cm odkomolca. S koliksno silo je napeta misica? Kako pa je, ce masa roke ni zanemarljiva?(811 N)

16. Na valju s polmerom 5 cm in vztrajnostnim momentom 2,5×10−3 kgm2 je navitavrv. Valj se lahko prosto vrti okrog vodoravne geometrijske osi. Na prosti konecvrvice obesimo utez z maso 100 g. V katero smer kaze navor na valj? S koliksnimpospeskom pada utez? Koliksen pa je kotni pospesek valja?(0,9 m/s2; 17,8 s−1)

5


3. vaje: Ohranitveni zakoni: gibalna kolicina, en-

ergija

1. Na vodoravnem tiru se gibljeta drug proti drugemu dva vagoncka. Prvi z maso 2 kgima hitrost 3 m/s, drugi z maso 5 kg pa 1,5 m/s v nasprotni smeri. Koliksna jevelikost hitrosti po trku, ce vozicka med trkom sklopimo? V katero smer se gibljeta?(−0,21 m/s)

2. Vozicek z maso 150 kg miruje na vodoravnem tiru. Clovek z maso 70 kg pritece shitrostjo 5 m/s pod kotom 30 proti tiru in skoci na vozicek. S koliksno hitrostjo seta zacne gibati? Koliksen sunek sile prevzamejo tracnice v precni smeri?(1,38 m/s; 175 kgm/s)

3. Coln z maso 50 kg polzi po vodi s hitrostjo 2 m/s. Kopalec z maso 60 kg skocis colna v vodo v smeri gibanja colna. Koliksna je koncna hitrost colna, ce je obodrivu vodoravna komponenta hitrosti kopalca a) 4 m/s glede na vodo, b) 2,5 m/sglede na coln?(−0,4 m/s; 0,6 m/s)

4. Pri biljardu zadene kroglica z maso 0,26 kg in hitrostjo 7,0 m/s mirujoco kroglicoz maso 0,15 kg. Po popolnoma elasticnem trku se lazja kroglica giblje v smeri, vkateri se je prej gibala tezja. Koliksna je hitrost obeh kroglic po trku?(1,9 m/s; 8,9 m/s)

5. Sankac se spusti po ravni strmini. Po presankanih 100 m se nadmorska visina znizaza 40 m, pri tem pa doseze hitrost 72 km/h. Koliksen je koeficient trenja? Zracniupor zanemarite. Koliksna bi bila na istem mestu hitrost, ce bi se sani po podlagigibale brez trenja? S koliksno mocjo mora delati motor na saneh pri poti navzgor,ce naj se sani premikajo s hitrostjo 1,5 m/s? Masa smucarja s sanmi je 100 kg.(0,21; 100,9 km/h; 872 W).

6. Koliksno delo opravimo, ko na klado na poti 1 m delujemo s silo F = 5 N? Za kolikose spremeni delo, ce deluje sila pod kotom 60 glede na vodoravnico? S koliksnomocjo moramo delovati v nasprotni smeri, da se bo klada premikala s konstantnohitrostjo 2 m/s?(5 J; 2,5 J; 10 W)

7. Lokomotiva vlece vlak. Masa vlaka z lokomotivo je 200 t. S koliksno stalno silomora vleci lokomotiva, da v 2 minutah pospesi vlak, ki je v zacetku miroval, dohitrosti 36 km/h? S koliksno mocjo vlece vlak v trenutku, ko doseze koncno hitrost?Koeficient trenja je 0,35, zracni upor pa lahko zanemarimo.(7× 105 N; 7 MW)

8. Ledeno ploscico pozenemo s hitrostjo 5 m/s po ravni podlagi proti gladki grbini.Koliksna je hitrost ploscice na vrhu grbine in koliksna na platoju na drugi stranigrbine, ce je grbina visoka 1 m, plato pa lezi 0,6 m nad zacetno lego ploscice? Najveckoliko sme biti grbina visoka, da bo ploscica se lahko zdrsnila na drugo stran? Trenjezanemarite!(2,32 m/s; 3,64 m/s; 1,28 m)

6


9. Eno krajisce 1 m dolge lahke vzmeti z razteznostnim koeficientom 500 N/m pritrdimona strop. Na drugo krajisce obesimo utez z maso 8 kg. Koliksen je raztezek vzmeti,ce utez miruje? Koliko proznostne energije je shranjene v raztegnjeni vzmeti? Natoutez odmaknemo za 10 cm od ravnovesne lege v navpicni smeri in jo spustimo, daprosto zaniha. Koliksni sta zdaj v ravnovesni legi kineticna energija in hitrost utezi?(0,16 m; 6,16 J; 2,89 J; 0,85 m/s)

10. Opica z maso 50 kg sedi na vrhu navpicnega droga z maso 200 kg in visino 5 m.Delavec spodaj prezaga drog, ki se zvrne, ne da bi se mu spodnji konec pri temizmaknil. S koliksno hitrostjo bo opica udarila ob tla, ce takoj skoci z droga, in skoliksno, ce se oprime droga in se zvrne skupaj z njim?(9,9 m/s; 11,2 m/s)

11. Moz sedi na vrtljivem stolu in drzi v rokah enaki utezi. Celotni vztrajnostni momentmoza, stola in utezi je v odrocenju 2,6 kgm2, v prirocenju pa 1,4 kgm2. Na zacetkuima moz roke v odrocenju, stol pa se zavrti vsako sekundo enkrat. Koliksno deloopravi moz pri prirocevanju?(44 J)

12. Prozno kroglico z maso 50 g spustimo z visine 2 m. Po odboju se kroglica dvignedo visine 1,5 m. Koliko energije se “izgubi” pri trku? Za koliko se je ob trku segrelakroglica, ce se je vsa “izgubljena” energija pretvorila v notranjo energijo? Toplotnakapaciteta kroglice je 1,7 kJ/kgK.(0,25 J; 3 mK)

13. Kepo ilovice z maso 2 kg spustimo z 10 m visokega balkona. Istocasno s tal navpicnonavzgor izstrelimo drugo kepo ilovice z maso 1 kg in zacetno hitrostjo 20 m/s. Kepimed gibanjem trcita in se sprimeta. Do koliksne najvisje visine se dvigne sprimek?Koliko energije se izgubi pri trku?(8,93 m; 133 J)

14. Tipicna ptica selivka leti s hitrostjo 50 km/h in pri tem v 1 uri porabi zalogomascobe, ki ustreza 0,5 % njene mase. Ocenite, s koliksnim izkoristkom leti ptica,ce predpostavite, da je delo, ki ga opravi za 1 km poleta, enako delu za dvig za100 m. Pri izgorevanju mascobe se sprosti 37 kJ/g energije.(27 %)

7


4. vaje: Gravitacija, Coulombov zakon, elektricno

polje

1. S koliksno gravitacijsko silo privlaci Zemlja Luno? Masa Zemlje je 6×1024 kg, masaLune 7,4×1022 kg, razdalja med njima pa je 3,3×108 m.(2,7×1020 N)

2. V kateri tocki med Luno in Zemljo sta gravitacijski sili na tretje telo nasprotnoenaki? Luna ima 81-krat manjso maso kot Zemlja in je od nje oddaljena za priblizno60 zemeljskih polmerov. Polmer Zemlje je 6400 km.(3,8×104 km od Lune)

3. Koliksno najmanjse delo je potrebno, da spravimo telo z maso 1000 kg s povrsjaZemlje na povrsje Lune? Luna ima 81-krat manjso maso in 3.7-krat manjsi polmerkot Zemlja ter je od nje oddaljena za priblizno 60 zemeljskih polmerov. PolmerZemlje je 6400 km, masa pa 6× 1024 kg.(58,5 GJ)

4. Povprecna razdalja med elektronom in jedrom v vodikovem atomu je 5,3×10−11 m.Koliksna je velikost sile, s katero jedro privlaci elektron? Koliksna je velikost grav-itacijske sile med jedrom in elektronom? Masa elektrona je 9,1−31 kg, masa jedra pa1,67×10−27 kg. Koliksno je razmerje teh dveh sil? Kako se to razmerje spreminja sspreminjanjem oddaljenosti med jedrom in elektronom?(8,1×10−8 N; 3,6×10−47 N; 2,2×1039)

5. Enaki kroglici z maso 8 g in polmerom 10 mm visita na vrvicah z dolzino 20 cm. Vr-vici sta na prostem koncu pritrjeni v skupni tocki. Kroglici naelektrimo in staknemo,da se naboja izenacita, nato ju spustimo, da se razmakneta. Koliksen je naboj nakroglicah, ce sta v ravnovesju razmaknjeni za 10 cm?(0,20 µAs)

6. Kroglici iz prejsnje naloge potopimo v alkohol z gostoto 800 kg/m3. Razdalja medkroglicama se zmanjsa na 4 cm. Koliksna je dielektricnost alkohola?(14,2)

7. Dva delca z enako velikima a nasprotnima nabojema sta v zacetku pri miru in3,2 mm narazen. Ko ju spustimo, opazimo, da je zacetni pospesek prvega delca7 m/s2, drugega pa 9 m/s2. Koliksna je masa drugega delca in koliksna je velikostnaboja na obeh delcih, ce je masa prvega delca 630 µg?(490 µg; 2,2×10−9 As)

8. Izracunajte polje na simetrali elektricnega dipola (nasprotno predznacena naboja ena razdalji 2a)!(Ey(x) = 2ea/[4πε0(a

2 + x2)3/2])

9. Izracunajte polje na simetrali med dvema tockastima kroglicama, ki nosita enak (povelikosti in predznaku) naboj e na razdalji 2a! Kje je polje najvecje?(Ex(x) = 2ea/[4πε0(a

2 + x2)3/2]; x(Emax) = ±a/√

2)

8


10. Tockasta naboja e1 = 10−10 As in e2 = −2 × 10−10 As sta razmaknjena za 6 cm.Kje na njuni zveznici je elektricna poljska jakost enaka 0?(17,5 cm)

11. V elektricnem polju z jakostjo 150 V lebdi kroglica z maso 400 g. Koliksna je velikostnaboja in kaksen njegov predznak, ce kaze polje v smeri navpicno navzdol?(0,026 As)

12. Dve majhni telesi z nabojema po +1016 As sta pritrjeni v razmiku 8 cm. S koliksnohitrostjo preleti njuno zveznico elektron, ki je na zacetku miroval v zelo oddaljenitocki na simetrali? Naboj elektrona je 1,6×1019 As in njegova masa 9,1×1031 kg.(3,9 km/s)

13. V nekem trenutku se na razdalji 100 nm od v membrani zagozdenega iona kalcija,Ca2+, nahaja mirujoci ion natrija, Na+. S koliksno silo deluje takrat ion kalcijana ion natrija (velikost in smer)? Koliksna je razdalja med ionoma, ko ima prostogibljiv ion natrija hitrost 100 m/s? Osnovni naboj znasa 1,6×10−19 As, masa kalcijaje 6,6×10−26 kg, masa natrija pa 3,8×10−26 kg. Ion kalcija ostane ves opazovani caszagozden v membrani.(4,6×10−14 N; 104 nm)

14. V oglisca enakostranicnega trikotnika s stranico 2 cm postavimo tri enake kroglicez nabojem 5 µAs in z maso 5 g. Koliksna je njihova hitrost v neskoncnosti, ce jihspustimo?(67 m/s)

15. Izracunajte elektricno potencialno energijo enodimenzionalne verige pozitivnih innegativnih ionov v razmiku 2,38×10−10 m!(−6,7×10−19 J)

16. Dve kovinski kroglici s polmerom 5 cm in 10 cm staknemo. Koliksna sta naboja nakroglicah, ce sta bili kroglici na zacetku enako nabiti, z nabojem 0,1 mAs?(0,067 mAs; 0,133 mAs)

17. V nevihtnem oblaku se nabere negativni naboj, tako da je napetost med njim inpovrsjem Zemlje 109 V. Oblak je na visini 500 m. Narisite potek silnic elektricnegapolja in ekvipotencialnih crt med oblakom in Zemljo! Koliksna je jakost elektricnegapolja med oblakom in Zemljo? Na Zemlji je napetost 0 V. Koliksna je napetost 125 mnad njo? Koliksen naboj mora imeti prasen delec z maso 0,1 g, da bo lebdel v zrakunad Zemljo?(2× 106 V/m; 2,5×108 V; 5× 10−10 As)

18. Kroglica z maso 20 g je z lahko vzmetjo pritrjena na vodoravno, enakomerno nabitosteno; povrsinska gostota naboja je 0,1 µAs/m2, kroglica pa nosi naboj 15 µAs. Zakoliko je v ravnovesju raztegnjena vzmet? Koeficient vzmeti je 10 N/m.(2,8 cm)

19. Kroglica z maso 10 g je z lahko vrvico pritrjena na navpicno steno. Stena jeenakomerno naelektrena s povrsinsko gostoto naboja 0,1 µAs/m2. Koliksen kotoklepa vrvica s steno, ce je na kroglici naboj 11 µAs?(32)

9


5. vaje: Kondenzatorji

1. Plosci ploscatega kondenzatorja s ploscino po 10 cm2 sta razmaknjeni za 1 mm.Kondenzator prikljucimo na napetost 1,2 V. Koliksna je kapaciteta kondenzatorja?Koliko naboja se nabere na ploscah kondenzatorja? Koliksna sta, ko je kondenzatorpoln, napetost in tok na njem? Koliksno je elektricno polje med ploscama konden-zatorja? Koliko elektricne energije je shranjene v tem kondenzatorju za tem, ko smoga napolnili?(8,85×10−12 F; 1,1×10−11 As; 1,2 V; 0 A; 1,2 kV/m; 6,4×10−12 J)

2. Srcni defibrilator ima kapaciteto 14 µF in shrani do 250 J elektricne energije. Ko-liksna je najvecja napetost na defibrilatorju? Ali bo ta defibrilator uspesno defi-briliral srce, ce je efektivna upornost telesa 10 kΩ? (Ce po telesu tece tok 1 mA,ga ravno se cutimo, tok 10 mA povzroci resno krcenje misic, 70 mA fibrilacijo, zadefibrilacijo pa so potrbni tokovi vecji od 0,5 A.)(6 kV; da)

3. Med zunanjostjo in notranjostjo neke celice, ki jo omejuje membrana s kapacitivnos-tjo 7,7 mF/m2, je napetostna razlika 73 mV. Koliksna gostota naboja na povrsinimembrane povzroci tako razliko v potencialu? Koliksna elektricna sila deluje naion natrija, ki se znajde v ionskem kanalu v tej membrani? Koliksno delo opraviNa/K crpalka v enem ciklu, ko skozi to membrano iz notranjosti celice v zunanjostprecrpa 3 ione Na+, iz zunanjosti v notranjost pa 2 iona K+? Osnovni naboj znasa1,6×10−19 As. Debelina membrane je 7,6 nm.(0,56 mAs/m2; 1,5 pN; 1,2×10−20 J)

4. Koliksna je nadomestna kapaciteta vezja, v katerem sta vzporedno vezana konden-zatorja s kapaciteto 8 µF in 7 µF zaporedno vezana na kondenzator s kapaciteto10 µF. Koliksna je napetost na vsakem od kondenzatorjev? Koliksen pa je naboj?Kondenzatorji so vezani na vir z napetostjo 1000 V.(400 V; 400 V; 600 V; 3,2 mAs; 2,8 mAs; 6 mAs)

5. Izracunajte kapacitivnost na povrsinsko enoto membrane! Koliksna je efektivnadielektricnost? Kako se vzdolz membrane spreminjata napetost in elektricno polje?Membrana je sestavljena iz vec plasti; vode z debelino 0,55 nm in dielektricnostjo80, polarnega dela z debelino 2,2 nm in dielektricnostjo 50, lipidne plasti z debelino2,1 nm in dielektricnostjo 2, nato pa ponovno polarnega dela in se ene plasti vode(podatki za slednji dve plasti sta enaki ustreznim podatkom za prvi).(7,7 mF/m2; 6,6; Ui(x) = Ui−1,0 + e

εiε0Sx, U0,0(0) = 0, Ui,0 = Ui(d1 + d2 + · · · + di);

Ei = eεiε0S

)

6. Dva ploscata kondenzatorja s kapacitetama 1 pF in 4 pF sta vezana vzporedno.Nabijemo ju na napetost 1000 V in odstranimo vir napetosti. V drugi kondenzatorvtaknemo dielektrik z dielektricnostjo 6. Koliko naboja pretece pri tem med kon-denzatorjema? Za koliko se zmanjsa elektricna energija sistema kondenzatorjev?(8×10−10 As; −2× 10−6 J)

10


6. vaje: Racunanje tokov v elektricnih krogih

1. Elektricar je prijel za zico, prikljuceno na napetost 380 V. Kako debel PVC podplatmora imeti, da skozenj ne bo tekel tok, vecji od 3 mA? Upor med roko in stopali je5000 Ω, specificni upor PVC je 5×1012 Ωmm2/m. Povrsina stopal znasa 2×200 cm2.(1 mm)

2. Dihanje lahko opazujemo z 90 cm dolgo prozno cevko, ki jo, napolnjeno z nestisljivoprevodno mastjo, napnemo okrog prsnega kosa. Za koliko se poveca padec napetostina tej cevi, ce se ob vdihu raztegne na 100 cm? Neraztegnjena cev ima upor 1000 Ω,prostornina cevi se ne spreminja, skoznjo pa tece ves cas enak tok 5 mA.(1,17 V)

3. Upori R1 = 50 Ω, R2 = 100 Ω, R3 = 150 Ω, R4 = 30 Ω ter baterija z napetostjo 20 Vso povezani v elektricni krog, kot kaze slika. Izracunajte tokove in padce napetostina posameznih upornikih! Koliksna je napetost med tockama A in B?(0,143 A; 7,1 V; 0,086 A; 8,6 V; 0,057 A; 8,6 V; 0,143 A; 4,3 V; 15,7 V)

4. Jegulja ima poseben sistem za omrtvicenje plena z elektricnim tokom. V telesujegulje je 200 vzporednih trakov, na vsakem od njih pa je 5000 zaporedno vezanihelektricnih celic. Vsaka od njih daje napetost 0,15 V in ima notranji upor 0,25 Ω.Koliksen tok stece pri razelektritvi jegulje, ce je upor vmesne vode 800 Ω? Koliksentok tece tedaj skozi posamezne elektricne celice jegulje?(0,93 A; 4,7 mA)

5. Ko nas strese elektrika iz vticnice, stece skozi telo tok 16 mA, pri cemer imamoobute cevlje z elektricno upornostjo 13 kΩ. Koliksen tok pa bi stekel skozi nas, cebi bosi stali na mokrih tleh?(0,29 A)

6. Brivnik je grajen za napetost 110 V in trosi moc 40 W. Koliksen predupornik potre-bujemo, ce zelimo brivnik prikljuciti na napetost 220 V?(302,5 Ω)

7. Ko strela udari v hrast, stece po njem tok 10000 A. Koliko toplote se pri tem sprostiv hrastu? Hrast je visok 7 m in ima premer 1 m. Specificna upornost lesa je 2 Ωm.Strela traja priblizno desettisocinko sekunde.(178 kJ)

8. Upornike z uporom R1 = 10 Ω, R2 = 20 Ω in R3 = 60 Ω vezemo z baterijami zgonilno napetostjo U1 = 10 V in U2 = 25 V, kot kaze slika. Notranja upora baterijzanemarimo. Koliksni so tokovi skozi posamezne upornike?(0,15 A; 0,425 A; 0,275 A)

11


naloga 8 naloga 9

9. Baterijo z gonilno napetostjo U1 = 9 V in z notranjim uporom Rn,1 = 3 Ω terbaterijo z gonilno napetostjo U2 = 3 V in z notranjim uporom Rn,2 = 2 Ω zvezemoz ampermetrom z uporom 1 Ω, kot kaze slika. Koliksen tok kaze ampermeter?Koliksni tokovi tecejo skozi bateriji?(0,82 A; 2,73 A; 1,91 A)

10. Zarnica z uporom 1 Ω je priklopljena na vzporedno vezani bateriji z napetostjoU1 = 9 V in notranjim uporom R1 = 6 Ω ter U2 = 3 V in R2 = 3 Ω, kot kaze slika.Koliksna ohmska moc se porablja na zarnici?(2,8 W)

11. V valilnici vzdrzujejo primerno temperaturo za novoizvaljene piscancke s pomocjoohmske toplote, ki jo oddajajo zarnice. Koliko toplote oddata v eni uri dve zarnici,ki sta vezani (a) vzporedno ali (b) zaporedno v krog z izvorom napetosti 220 V?Deklarirana moc zarnic pri napetosti 220 V je 100 W.(7,2×105 J; 1,8×105 J)

12. Atlantski elektricni skat (Torpedo nobiliana) omrtvici svoj plen z elektricnim sunkomz napetostjo 200 V. Koliksen tok stece pri tem skozi plen, katerega upor znasa 1 kΩ?Koliksna pa je v plenu sproscena toplota, ce traja sunek desetinko sekunde?(0,2 A; 4 J)

13. Prvi grelec navijemo iz zice s presekom 0,1 mm2, dolzino 100 m in specificnimuporom 0,1 Ωmm2/m, drugega pa iz zice s presekom 0,2 mm2, dolzino 28 m inspecificnim uporom 0,5 Ωmm2/m. Grelca prikljucimo na napetost 220 V a) za-poredno ali b) vzporedno. Koliksno je razmerje moci, ki ju porablja sestavljenigrelec v primerih a) in b)?(0,24)

12


7. vaje: Magnetno polje in primeri indukcije

1. Izracunajte gostoto magnetnega polja na razdalji 0,5 cm od dolgega ravnega vodnika,po katerem tece tok 5 A!(0,2 mT)

2. Pri nekih algah so celice zelo dolge in imajo presek 1 mm2. Intercelularni tok dosezegostoto do 1 µA/mm2. Ocenite velikost gostote magnetnega polja, ki jo izmerimoz detektorjem na razdalji 5 cm od celice! Koliksna je sila na dolzinsko enoto meddvema vzporednima celicama, oddaljenima 2 mm? Je sila privlacna ali odbojna, cetece tok v njiju v isto smer?(4×10−12 T; 10−16 N/m)

3. Izracunajte gostoto magnetnega polja dolge tuljave, po kateri tece tok 2 A! Tuljavaima 1000 ovojev in je dolga 10 cm.(0,025 T)

4. Elektron pospesimo v elektricnem polju z jakostjo 10 kV/m na razdalji 55 cm.Izracunajte koncno hitrost elektrona! Elektron nato vstopi v homogeno magnetnopolje z gostoto 0,02 T, tako da so silnice pravokotne na smer elektrona. Izracunajtepolmer kroga, po katerem se giblje elektron v magnetnem polju! Koliko casa potre-buje za en krog? Masa elektrona je 9,1×10−31 kg, njegov naboj pa 1,6×10−19 As.(4,4×107 m/s; 12,5 mm; 1,8 ns)

5. Po dveh dolgih ravnih vzporednih vodnikih tece v isto smer elektricni tok 2 A.Vodnika sta razmaknjena za 1 cm. Koliksna in kaksna je sila na dolzinsko enotomed vodnikoma?(4×10−5 N/m)

6. Aluminijasta palica z debelino 1 cm leti vodoravno v homogenem magnetnem poljuz gostoto 1 T. Silnice magnetnega polja potekajo vodoravno in so pravokotne nadolgo os palice. Koliksen mora biti tok skozi palico, da palica lebdi v magnetnempolju? Gostota aluminija je 2,7 g/cm3.(2,1 A)

7. Bakreno zico s presekom 2 mm2 prepognemo v tri stranice kvadrata. Kvadratpolozimo v homogeno magnetno polje z gostoto 1 T, tako da se lahko vrti okrogvodoravne osi, ki nadomesca cetrto stranico. Silnice magnetnega polja so v vodor-avni smeri. Koliksen tok mora teci skozi zico, da stoji zicni okvir vodoravno? Gos-tota bakra je 8,9 g/cm3.(0,35 A)

8. Reaktivno letalo leti s hitrostjo 1080 km/h v vodoravni smeri. Koliksna napetostse inducira med koncema kril z razponom 15 m, ce je navpicna komponenta gostotemagnetnega polja 5× 10−5 T?(0,22 V)

9. Pravokotno tokovno zanko postavimo v homogeno magnetno polje z gostoto 0,4 T.Silnice magnetnega polja so vodoravne, zanka pa je nanje pravokotna. Na zanki jenataknjena vodoravna bakrena precka z gostoto 8,9 g/cm3 in s specificnim uporom

13


1,8×10−8 Ωm. S koliksno stalno hitrostjo pada precka? Trenja pri gibanju zankepo precki ne upostevamo, elektricni upor zanke pa je zanemarljiv v primerjavi zuporom precke.(1 cm/s)

10. Baterija z napetostjo 1,5 V in notranjim uporom 0,1 Ω je vezana v prevodnokvadratno zanko s stranico z dolzino 5 cm. Koliksen tok tece po zanki? Eno odstranic zanke postavimo v prostor z vodoravnim magnetnim poljem. Stranica jevodoravna in pravokotna na silnice magnetnega polja. Koliksna mora biti gostotamagnetnega polja, da zanka ne bo padla? Narisite shemo in na njej oznacite smertoka in magnetnega polja! Masa baterije in zanke je 8 g, upor zanke pa je zane-marljiv.(15 A; 0,1 T)

11. Tuljava s 50 ovoji kvadratne oblike, dolzina stranice je 6 cm, se 20-krat v sekundizavrti v homogenem magnetnem polju z gostoto 0,3 T. Magnetno polje je pravokotnona os vrtenja, ki sovpada z eno od stranic tuljave. Izracunajte, kako se s casomspreminja inducirana napetost v tuljavi! Koliksna je njena najvecja vrednost?(6,8 V)

12. Vodoravno bakreno precko z dolzino 5 cm spustimo, da pada v prostoru s ho-mogenim magnetnim poljem z gostoto 0,4 T. Silnice magnetnega polja so vodoravnein pravokotne na precko. Kako se s casom spreminja napetost, ki se inducira medkrajiscema precke? Koliksna je njena vrednost po 1 sekundi? Pozor: precka nivezana v sklenjen elektricni krog!(0,2 V)

13. Morski psi s pomocjo t.i. Lorencinijevih ampul zaznajo ze zelo majhne spremembejakosti elektricnega polja, to je velikosti 5 nV/cm. Koliksne spremembe magnetnegapolja lahko morski pes zazna s tem organom med obicajnim gibanjem, ko se premikas hitrostjo 8 km/h? Lorencinijeve ampule delujejo na principu magnetne indukcije,dolzina posamezne elektricno prevodne ampule pa je 1 cm. Namig: Racunajte zaampulo, ki lezi v smeri pravokotni na smer gibanja in smer magnetnega polja.(0,2 µT)

14. Po lezeci 1 m dolgi tuljavi z 10000 ovoji tece tok 1,5 A. Koliksno je magnetno poljeznotraj tuljave? V katero smer kazejo silnice v notranjosti tuljave? Serviserju padepri delu iz rok vijak z dolzino 3 cm. Koliksna je inducirana napetost med krajiscemavijaka, ko vijak prepotuje pot 2 cm? Vijak je ves cas padanja v tuljavi, usmerjenvodoravno, precno na glavno os tuljave.(18,8 mT; 0,35 mV)

15. V laboratoriju za visoka magnetna polja na univerzi v Nijmegnu na Nizozemskemdelajo poskuse z magnetnim lebdenjem. Znan je poskus, pri katerem jim je v mag-netnem polju z gostoto 16 T uspelo lebdenje zabe. Koliksen tok bi moral teci podolgi tuljavi s 1000 ovoji na centimeter dolzine, da bi v njej nastalo tako mocno mag-netno polje? Koliksna napetost se inducira v 1 cm dolgem vijaku, ki ga s hitrostjo2 cm/s premikamo precno na silnice magnetnega polja v tej tuljavi?(127 A; 3,2 mV)

14


8. vaje: Odziv snovi na obremenitev ter elektricno

in magnetno polje

1. Med nepremicni steni v razmiku 1 meter damo dve po 0,5 m dolgi palici z enakimpresekom in s temperaturo 20C. Koliksna je napetost v palicah, ce ju segrejemodo 30C? Prva palica je iz jekla z linearnim koeficientom temperaturnega raztezka1,1×10−5 K−1 in proznostnim modulom 2,1×1011 N/m2, druga pa iz bakra s koefi-cientom 1,7×10−5 K−1 in modulom 9× 1010 N/m2.(1,76×107 N/m2)

2. Posoda z debelimi jeklenimi stenami je napolnjena z alkoholom. Za koliko stopinjmoramo povecati temperaturo, da bo tlak narastel za 6 × 105 Pa? Stisljivostalkohola je 1,15×10−9 Pa−1, temperaturni koeficient prostorninskega raztezka pa7,5×10−4 K−1. Temperaturni koeficient dolzinskega raztezka jekla je 1,2×10−5 K−1.(0,97 K)

3. Najvec za koliko odstotkov lahko raztegnemo jekleno zico s premerom 1 mm indolzino 2 m, preden poci? Proznostni modul jekla je 2×1011 N/m2, natezna trdnostpa 4×108 N/m2. Predpostavimo, da ves cas natezanja velja Hookov zakon. Koliksenje ustrezni razteznostni koeficient za tako zico?(0,2 %, 7,9×104 N/m)

4. Spodnji del noge obremenimo z utezjo z maso 10 kg. Koliksen je relativni raztezekgoleni, ce je njen presek tipicno 3 cm2, proznostni modul pri natezanju pa 2,24×1010 N/m2?Pri koliksni obremenitvi bi prislo do zloma, ce je meja natezne trdnosti goleni9,8×107 N/m2?(1,5×10−5; 2,9×104 N)

5. Pri mazanju medu na kruh vlecemo noz s hitrostjo 1 cm/s. S koliksno silo delujemopri tem? Plast medu je debela 3 mm, povrsina noza v stiku z medom je 5 cm2,viskoznost medu pa je 2 Pa s.(3,3 mN)

6. Dva ploscata kondenzatorja s kapacitetama 1 pF in 4 pF sta vezana vzporedno.Nabijemo ju na napetost 1000 V in odstranimo vir napetosti. V drugi kondenzatorvtaknemo dielektrik z dielektricnostjo 6. Koliko naboja pretece pri tem med kon-denzatorjema? Za koliko se zmanjsa elektricna energija sistema kondenzatorjev?(8×10−10 As; −2× 10−6 J)

7. Ploscati kondenzator s kvadratnima ploscama s stranico a in medsebojnim razmikomd prikljucimo na konstantno napetost U . V prostor med ploscama vtaknemo ploscicoiz dielektricne snovi z debelino enako razmiku med ploscama kondenzatorja. Skoliksno silo vlece kondenzator ploscico noter? Dielektricnost snovi je ε.(F = (ε− 1) ε0aU

2/2d)

15


9. vaje: Nihanje in valovanje

1. Eno krajisce 1 m dolge lahke vzmeti z razteznostnim koeficientom 500 N/m pritrdimona strop. Na drugo krajisce obesimo utez z maso 8 kg. Koliksen je raztezek vzmeti,ce utez miruje? Nato utez odmaknemo za 10 cm od ravnovesne lege v navpicnismeri in jo spustimo, da prosto zaniha. Koliksna je kineticna energija utezi, ko je3 cm odmaknjena od ravnovesne lege? Koliksen je najvecji raztezek vzmeti? Ko-liksen je nihajni cas nihanja? Kako se med nihanjem s casom spreminja odmik uteziod ravnovesne lege? Koliksna je najvecja hitrost utezi med nihanjem? Koliksna jeenergija nihanja?(0,16 m; 2,28 J; 0,26 m; 0,80 s; 0,79 m/s; 2,5 J)

2. Na vodoravni podlagi miruje vzmet z razteznostnim koeficientom 225 N/m, ki je zenim krajiscem pritrjena v steno, na drugem krajiscu pa na utez z maso 1 kg. Vutez se zaleti kroglica, tako da se zacne utez gibati s hitrostjo 1,5 m/s v smeri protisteni. Za koliko se premakne utez, ko se najbolj pribliza steni? Koliksna je takratnjena hitrost? Kdaj se utez ponovno pojavi v zacetni legi? Dodatno vprasanje:Koliksna je bila pred trkom z utezjo hitrost kroglice? Kroglica ima maso 10 g, obtrku pa se prilepi na utez?(10 cm; 0 m/s; 0,21 s; 151,5 m/s)

3. Utez z maso 1 kg visi na vijacni vzmeti in niha z nihajnim casom 2 s. Kako tezkoutez moramo dodati k prvi utezi, da se nihajni cas nihala poveca na 4 s? Koliksenje razteznostni koeficient vzmeti?(3 kg; 9,9 N/m)

4. Lesena ploscica z maso 0,3 kg lezi na gladki vodoravni podlagi. Ploscico pripnemona steno z vzmetjo, jo odmaknemo za 5 cm od ravnovesne lege, nato pa spustimo,da zaniha. Koliksna je razdalja med ploscico in steno 0,2 s po zacetku nihanja? Pokoliksnem casu se ploscica najbolj pribliza steni? Koliksna je najvecja hitrost, ki jodoseze ploscica? Dolzina neraztegnjene vzmeti je 50 cm, koeficient vzmeti 30 N/m.(47,9 cm; 0,3 s; 0,5 m/s)

5. Kovinsko kroglico obesimo na 3 m dolgo lahko vrvico, jo odklonimo za 3,5 izravnovesne lege in spustimo. Koliko nihajev naredi nihalo v 15 s? Koliksno najvecjohitrost doseze kroglica med nihanjem?(4,3; 0,33 m/s)

6. 20 cm dolgo nihalo stenske ure opravi nihaj v 2 sekundah. Zapisite in narisite,kako se s casom spreminjajo lega, kotna hitrost in hitrost utezi na koncu nihala,ce zacnemo steti cas v eni od skrajnih leg! Koliksni sta amplitudi kotne in obodnehitrosti, ce znasa amplituda kota 2?(0,11/s; 2,2 cm/s)

7. Kako dolga mora biti vrvica pri matematicnem nihalu, da bo nihajni cas nihala 1 s?Z uro, ki deluje na podlagi takega nihala, odpotujemo visoko nad povrsje Zemlje.Zaradi zmanjsanja gravitacijskega pospeska se nihajni cas nihala v uri poveca, takoda ura na dan zaostane za 5 min. Koliksen je gravitacijski pospesek na dani visini?(0,99 m; 9,74 m/s2)

16


8. Konec enega kraka glasbenih vilic niha s frekvenco 1000 Hz in amplitudo 0,4 mm.Izracunatje najvecji pospesek in hitrost konca vilic!(1,58×104 m/s2; 2,51 m/s)

9. Po tanki napeti vrvici potuje transverzalno valovanje. Odmike delov vrvi opisujezveza y(x, t) = A sin(kx − ωt), kjer je A =3,3 cm, k =0,47 m−1 in ω =3,7 s−1.Koliksni sta valovna dolzina in perioda tega valovanja? Koliksna je hitrost potovanjaopisanjega valovanja? Koliksen je odmik dela vrvice pri x1 = 20 m ob casu t1 =2 s?(13,4 m; 1,7 s; 7,9 m/s; 3,0 cm)

10. V Ljubljani smo docakali stoletni potres. Siri se v taki smeri, da potresni val potujepo crti Golovec – Ljubljanski grad – Biotehniska fakulteta. Ljubljanski grad je odGolovca oddaljen 1,7 km, Biotehniska fakulteta pa 4,6 km. Transverzalni valovi sfrekvenco 2 Hz potujejo s hitrostjo 4,2 km/s in nihajo tla z amplitudo 5 cm. Koliksenje odmik tal na Ljubljanskem gradu v trenutku, ko na observatoriju na Golovcuzabelezijo amplitudni odmik? Cez koliko casa bo sledil maksimum na Biotehniskifakluteti?(1,8 cm; 0,095 s)

11. Koliksna je najvecja hitrost gibanja tal pri potesu iz prejsnje naloge? Koliksen paje najvecji pospesek?(0,63 m/s; 7,9 m/s2)

12. Vinilske gramofonske plosce so se pri branju/predvajanju zavrtele 33-krat v minuti.Koliksna je valovna dolzina brazde, s katero je v razdalji 10 cm od osi zapisan tons frekvenco 440/s. Koliksna je najvecja frekvenca, ki so jo lahko zapisali na takoplosco, ce je najblizja brazda 3 cm od osi, zrnca snovi, iz katere je plosca, pa imajopovprecni premer 20 µm?(0,78 mm; 5183 Hz)

13. Ultrazvocno slikanje temelji na zaznavi ultrazvocnih sunkov, ki se odbijejo od organovv telesu. Izracunajte, kako globoko v telesu se nahaja organ, ce zaznamo od njegaodbiti sunek po 100 µs! Frekvenca ultrazvocnega valovanja je 4 MHz, njegova val-ovna dolzina pa je v obravnavanem tkivu 375 µm.(7,5 cm)

14. Izracunajte razdaljo med zgosceninama v zraku, po katerem se siri ton s frekvenco440 Hz! V koliksnih casovnih razmikih prihajajo pri poslusanju tega tona zgosceninev nase uho? Hitrost razsirjanja zvoka je 340 m/s.(0,77 m; 2,3 ms)

15. Elektromagnetno valovanje z valovnimi dolzinami med priblizno 400 nm in 700 nmimenujemo vidna svetloba. Izracunajte spodnjo in zgornjo mejo frekvence vidnesvetlobe! Hitrost razsirjanja svetlobe je 3× 108 m/s.(4,3×1014 Hz; 7,5×1014 Hz)

17


10. vaje: Uporaba valovanja

1. Delfini se orientirajo in sporazumevajo s pomocjo oddajanja in zaznavanja (odbitih)zvocnih signalov. Kdaj po oddanem zvocnem signalu s frekvenco 30 kHz zaznadefinov “biosonar” od podvodnega grebena odbiti signal? Greben je od mirujocegadelfina oddaljen 450 m, valovna dolzina danega zvocnega valovanja pa v vodi znasa5 cm. Za koliko odstotkov se spremeni ta cas, ce se delfin v begu pred belim morskimpsom priblizuje grebenu s hitrostjo 40 km/h?(0,6 s; −0,7%)

2. V gasilskem domu preizkusajo delovanje sirene. Po cesti, ki gre mimo gasilskegadoma takrat vozi avtomobil s hitrostjo 50 km/h. Koliksno frekvenco zvoka sireneslisi voznik v avtomobilu, ko se priblizuje gasilskemu domu, in koliksno, ko se odnjega oddaljuje? Zvok sirene ima frekvenco 500 Hz, zvok pa se po zraku siri shitrostjo 340 m/s.(520,4 Hz; 479,6 Hz)

3. Iz gasilskega doma odpelje na nujno voznjo gasilski avto in pri tem oddaja zvok sfrekvenco 500 Hz. Koliksno frekvenco slisi gasilec, ki je ostal v gasilskem domu?Gasilski avto vozi s hitrostjo 70 km/h.(473 Hz)

4. Resilec z vkljuceno sireno vozi s hitrostjo 100 km/h proti hisi. Frekvenca sirene znasa500 Hz. Koliksno frekvenco slisi stanovalec v hisi? Koliksno frekvenco odbitegazvoka sirene pa slisi voznik resilca? Hitrost zvoka v zraku je 340 m/s.(544,5 Hz; 589 Hz)

5. Voznik, ki je v kriziscu prevozil rdeco luc, se na sodiscu zagovarja, da je zaradiDopplerjevega pojava rdeco luc videl kot rumeno. Koliksna bi bila hitrost voznika,ko bi bila ta razlaga upravicena? Valovna dolzina rdece svetlobe je 620 nm, rumenepa 580 nm.(2,1×107 m/s)

6. Struna z maso 10 g in z dolzino 1 m je na obeh koncih vpeta s silo 100 N. Dolociteosnovno frekvenco in visje harmonicne frekvence te strune! Koliksen je odmik struneod ravnovesne lege 10 cm od krajisca pri drugi harmonicni frekvenci z amplitudo12 mm?(50 Hz; νn = ν0(n+ 1); 9,7 mm)

7. Tretja struna kitare z dolzino 63 cm je uglasena na ton g, ki mu ustreza frekvenca392 Hz. Koliksna je hitrost razsirjanja valovanja po tej struni? Na kateri razdaljimora biti drugi razdelek, da bo ob pritisku nanj struna zazvenela s tonom a (komornia, ki mu ustreza frekvenca 440 Hz)?(493,9 m/s; 6,9 cm)

8. Koliksne so lastne frekvence 35 cm dolge ustnicne piscali, ki je na drugem krajiscua) odprta ali b) zaprta? Hitrost razsirjanja zvoka v zraku je 340 m/s.(485,7 Hz; 971,4 Hz; 1475,1 Hz;... 242,9 Hz; 728,6 Hz; 1214,3 Hz; ...)

18


9. Na struni vzbudimo stojece valovanje s frekvenco 600 Hz. Hitrost valovanja je400 m/s, med krajiscema strune pa nastanejo 4 vozli. Koliksna je dolzina strune?(1,7 m)

10. Alpski godec igra na dolg rog ter pri tem ustvarja zvok s frekvenco 500 Hz. Druggodec ima za 0,5 m daljsi rog. Koliksna je frekvenca zvoka drugega roga? Oba godcavzbujata pri igranju 5. lastno nihanje rogov, hitrost zvoka v zraku pa je 340 m/s.(386 Hz)

11. Cev lahko uporabimo kot akusticni filter, saj ne prepusca zvoka s frekvencami, kise razlikujejo od lastnih frekvenc v cevi (tako deluje tudi dusilec v izpusni ceviavtomobila). Kako je najnizja frekvenca prepuscenega zvoka odvisna od dolzinecevi?(ν = c/2l)

12. Dolocite kote, pri katerih dobimo ojacitve pri interferenci valovanja, ki izhaja iz dvehdrobnih odprtin v ravni steni, razmaknjenih za 18 cm! Valovna dolzina ravnegavalovanja, ki vpada na steno, je 5 cm. Pri katerih kotih se valovanje oslabi?(sinαN = Nλ/d; sinαN = (N + 1/2)λ/d)

13. Duet celistov v nekem trenutku zaigra komorni ton (a1, ki ima frekvenco 440 Hz inpo katerem je naravnana tabela uglasitvenih frekvenc). Kje v 20 m oddaljeni vrstislisimo ojacitve tega tona? Podajte oddaljenost od sredine vrste! Celista sedita vrazmiku 2,5 m, obravnavajte pa ju kot tockasta izvora valovanja. Hitrost zvoka vzraku je 340 m/s.

14. Netopir pri orientaciji v prostoru oddaja zvocno valovanje s frekvenco 25 kHz. Ko-liksna je valovna dolzina tega zvoka v zraku, po katerem se zvocno valovanje razsirjas hitrostjo 340 m/s? Pod katerimi koti pride do ojacitve pri interferenci valovanj, kiju oddajata netopirja, oddaljena za 5 cm?(13,6 mm; 0; ±15,8; ±33,0; ±54,7)

15. Ptice se pred jesensko selitvijo proti jugu zbirajo na zici daljnovoda. Razmik mednjimi je 10 cm. Pod katerimi koti slisimo ojacitve njihovega petja? Ptice se oglasajoz zvokom s frekvenco 10000 Hz, ki se po zraku siri s hitrostjo 340 m/s.(0; ±19,9; ±42,8)

16. Zvok s frekvenco 3000 Hz in hitrostjo 343 m/s vpada v 100 m dolgo dvorano skoziodprtino, siroko 30 cm. Na zadnji steni je zvok najmocnejsi tocno nasproti odprtine.Koliko se moramo premakniti ob steni, da bo zvok prvic najsibkejsi? Koliksnaje jakost zvoka na mestu prve stranske ojacitve v primerjavi z jakostjo nasprotiodprtine?(41,2 m; 4,1%)

19


11. vaje: Uklon, interferenca in odboj svetlobe

1. Na 3 m oddaljenem zaslonu opazujemo prvi red emisijskega spektra neona, ki gadobimo z uklonsko mrezico s 1000 zarezami na milimeter. Koliksen je razmik medzelenima crtama z valovnima dolzinama 533,0 nm in 534,1 nm? Vpadni svetlobnizarek je pravokoten na mrezico in na zaslon.(5,5 mm)

2. Pravokotno na uklonsko mrezico posvetimo z zarkom enobarvne svetlobe z valovnodolzino 480 nm. Prvo ojacitev opazimo pod kotom 22 glede na vpadno smer. Podkaterimi koti opazimo na isti mrezici ojacitve za valovno dolzino 620 nm?(0; ±28,9; ±75,4)

3. Na uklonsko mrezico, ki ima 450 rez na milimeter, pada pravokotno svetloba zvalovno dolzino 600 nm. V koliksnih razdaljah od neodklonjenega curka se pojavijosvetle lise na 3 m oddaljenem zaslonu? Koliko je vseh uklonskih maksimov?(0 cm; 84 cm; 192 cm; 414 cm; 7)

3.a Na uklonsko mrezico iz prejsnje naloge vpada svetloba pod kotom 30 glede nanormalo na mrezico. Koliko je zdaj uklonskih maksimov? Pod katerimi koti so?(7; 50,4; 30; 13,3; −2,3; −18,1; −35,5; −58,2)

4. Koliksna je najvecja valovna dolzina svetlobe, ki jo se opazimo v spektru cetrtegareda pri pravokotnem vpadu bele svetlobe na mrezico s 5000 zarezami na cm?(500 nm)

5. Pravokotno na uklonsko mrezico s 400 rezami na milimeter posvetimo z belo svet-lobo. Kako sirok bo vidni del prvega pasu ojacitve na 2 m oddaljenem zaslonu?Kaksne barve bo del, najblizji centralnemu prepuscenemu delu? Vidna svetlobaima valovno dolzino na intervalu od 400 nm do 700 nm.(0,26 m)

5.a Koliko redov ojacitve dobimo pri prejsnji nalogi za svetlobo z obeh meja intervalavidne svetlobe? Koliko je redov, ki vsebujejo celoten vidni spekter?(6 za vijolicno; 3 za rdeco; 3)

6. Pravokotno na uklonsko mrezico s 500 rezami na milimeter posvetimo z belo svetloboin opazujemo interferencni vzorec na 50 cm oddaljenem zaslonu. Kje na zaslonuopazimo prvi uklonski maksimum za obe mejni valovni dolzini vidne svetlobe? Kajopazimo vmes? Koliko rez na milimeter bi morala imeti mrezica, da ne bi opaziliniti prvega maksimuma? Mejni valovni dolzini vidne svetlobe sta 400 nm in 700 nm.(10,2 cm; 18,7 cm; 2500)

7. Na vodi z lomnim kolicnikom 1,3 imamo 0,5 µm debelo plast olja z lomnim kolicnikom1,2. Plast osvetljujemo v pravokotni smeri. Koliksna je valovna dolzina/barva svet-lobe, ki se z odbojem ojacuje?(600 nm/oranzna; 400 nm/vijolicna)

7.a Katere barve pa so pri poskusu iz zgornje naloge oslabljene? Razmislite, kje vnaravi lahko opazimo ta pojav. Kaj vse je v naravi izvor barve?(480 nm)

20


8. Leca ocal je prevlecena s tanko plastjo antirefleksnega sredstva z lomnim kolicnikom1,38. Koliksna mora biti debelina plasti, ce naj z interferenco prepreci odboj vidnesvetlobe s sredine spektra (550 nm)? Lomni kolicnik stekla je 1,5.(99,6 nm)

9. Koliksen je kot totalnega odboja za prehod svetlobe iz stekla (n =1,5) v zrak?(42)

21


12. vaje: Uporaba lomnega in odbojnega zakona

1. Svetlobni zarek pada pod kotom 35 na zunanjo povrsino 1 cm debele steklene steneakvarija. Pod koliksnim kotom glede na pravokotnico na steno se siri zarek po vodi?Koliko sta medsebojno oddaljeni vstopna in izstopna tocka zarka na stekleni steni?Lomni kolicnik stekla je 1,5, lomni kolicnik vode pa 1,33.(25,5; 1,08 cm)

2. Za koliko se pri prehodu skozi 2 cm debelo stekleno plosco premakne zarek, ki vpadapod kotom 60? Lomni kolicnik stekla je 1,5. Plosco obdaja zrak.(1,02 cm)

3. Vrh 2,5 m dolgega, navpicno stojecega droga, sega 1 m nad vodno gladino. Kakodolga je senca na dnu bazena z ravnim dnom, kadar sije sonce pod kotom 45 gledena navpicnico? Lomni kolicnik vode je 1,33.(1,94 m)

4. Bazen poln vode je navidezno globok 1,5 m, ce gledamo vanj skoraj v navpicni smeri.Koliksna je njegova prava globina? Lomni kolicnik vode je 1,33.(2 m)

5. V prazno valjasto posodo z visino 15 cm in polmerom 15 cm gledamo pod taksnimkotom, da ravno se vidimo rob med dnom in steno. Koliko vode moramo natociti vposodo, da bomo videli kovanec, ki je na sredi dna posode?(13,7 cm)

6. Snop svetlobe pada pravokotno na enega od krakov enakokrake steklene prizme. Kotv vrhu je 30. Narisite pot zarka skozi prizmo! Na skici oznacite vstopni in izstopnikot! Pod koliksnim kotom glede na pravokotnico na izstopno stranico izstopa snopiz prizme? Koliksna je debelina izstopnega snopa, ce je debelina vstopnega 1 cm?Lomni kolicnik stekla je 1,5.(48,6; 7,6 mm)

7. Svetlobni zarek vpada pod kotom 30 na eno od ploskev enakostranicne stekleneprizme. Za koliksen kot glede na prvotno smer je odklonjen zarek po prehodu skoziprizmo?(53)

8. Morski valovi se s hitrostjo 4 m/s priblizujejo obali pod kotom 30 glede na nor-malo. Na doloceni razdalji od obale se globina vode skokovito spremeni, tako dapade hitrost razsirjanja valovanja na 3 m/s. Pod koliksnim kotom se valovi za tempriblizjujejo obali? Ste opazili, da morski valovi ponavadi dosezejo obalo v smerinormale, medtem ko dalec od nje potujejo pod razlicnimi koti. Lahko pojasnite?(22)

22


13. vaje: Lecja in goriscne razdalje, dioptrija

1. Diapozitiv je v diaprojektorju od lece z goriscno razdaljo 5 cm oddaljen za 5,1 cm.Koliko je od lece diaprojektorja oddaljen zaslon, na katerem vidimo ostro sliko?Kako velik je predmet na diapozitivu, ce je njegova slika na zaslonu velika 20 cm?(255 cm; 0,4 cm)

2. Z leco z goriscno razdaljo 50 cm projeciramo na 4 m oddaljen zaslon hrastov list.List je visok 9 cm in sirok 5 cm. Kam moramo postaviti list, da bo slika lista nazaslonu ostra? Kaksne bodo mere lista na zaslonu? Narisite skico postavitve inkonstrukcijo slike!(57,1 cm; 63 cm × 35 cm)

3. S fotoaparatom z normalnim objektivom z goriscno razdaljo 50 mm fotografiramo0,5 m oddaljenega 3 cm velikega metulja. Koliksna je v primeru ostre slike odd-aljenost lece od filma? Kako velika je slika metulja? Kako velika pa je zamazanaslika, ki jo dobimo, ce fotoaparat nastavimo na neskoncnost?(5,6 cm; 3,3 mm; 3 mm)

4. S fotoaparatom s teleobjektivom z goriscno razdaljo 200 mm fotografiramo 15 metrovoddaljeno 1 meter visoko srno. Koliksna je v primeru ostre slike oddaljenost lece odfilma? Kako velika je slika srne? Za koliko se premakne leca, ce nastavimo fotoa-parat na neskoncnost?(202,7 mm; 13,5 mm; 2,7 mm)

5. S fotoaparatom z normalnim objektivom z goriscno razdaljo 50 mm bi radi fotografi-rali cvet metuljaste kukavice (Orchis papilionacea). Koliko je velika najvecja ostraslika cveta na fotografskem filmu, ce je najvecja mozna oddaljenost lece od filma56 mm? Koliksna je takrat oddaljenost cveta od lece? Naravna velikost cveta metul-jaste kukavice je 5 cm.(6 mm; 46,7 cm)

6. Zdravo oko vidi ostro predmete, oddaljene vsaj 10 cm. Koliksni sta najmanjsa innajvecja goriscna razdalja lece ocesa, v katerem se mreznica nahaja 2,5 cm za leco?Kje nastane slika predmeta, ki je od ocesa oddaljen 8 cm?(20 mm; 25 mm; 2,67 cm)

7. Oko neke starejse osebe ne vidi jasno predmetov, ki so oddaljeni manj kot 50 cm.Koliksni sta najvecja in najmanjsa goriscna razdalja lece tega ocesa? Razdalja medleco in mreznico znasa v tem ocesu 24 mm. Kje v tem ocesu nastane slika predmeta,ki je na normalni vidni razdalji od lece, to je na razdalji 25 cm?(24 mm; 22,9 mm; 2,52 cm)

8. Z lupo opazujemo mravljo, ki je od nasega ocesa oddaljena 25 cm. Na koliksnioddaljenosti od mravlje je lupa, ce je goriscna razdalja lece 5 cm. Koliksna je pritem povecava?(5 cm; 5×)

9. Izracunajte povecavo daljnogleda, ki je sestavljen iz lec z goriscnima razdaljama100 cm in 15 cm! Narisite potek zarkov pri opazovanju 20 m visoke smreke na

23


razdalji 600 m ter izracunajte visino slike, ki jo tvori objektiv!(6,7; 3,3 cm)

10. Objektiv in okular mikroskopa sta oddaljena za 20 cm. Goriscna razdalja objektivaje 4 mm, okularja pa 12,5 mm. Koliksna je oddaljenost predmeta od objektiva inkoliksna je povecava mikroskopa?(4,1 mm; 917,5×)

11. Z mikroskopom opazujemo algo iz rodu spirogir s precno dimenzijo 40 µm. Goriscnarazdalja objektiva mikroskopa je 40 mm, okularja pa 15 mm. Kako velika je precnadimenzija slike alge, ki jo naredi objektiv? Koliksna je pri pravilni nastavitvi raz-dalja med lecama mikroskopa, ce je oddaljenost alge od objektiva 54 mm? Koliksenje pri tem zorni kot?Dodatno vprasanje: Na koliksno razdaljo pa bi nastavili leci mikroskopa, ce bi biladioptrija nasega ocesa −1?(114,3 µm; 169,3 mm; 0,44)

12. Z mikroskopom opazujemo paramecija (Paramecium caudatum), ki v dolzino meri250 µm. Goriscna razdalja objektiva mikroskopa je 40 mm, goriscna razdalja oku-larja 14 mm, leci pa sta razmaknjeni za 173 mm. Koliksna je oddaljenost paramecijaod objektiva? Koliksna je pri danih nastavitvah povecava mikroskopa? Kako velikaje slika paramecija, ki jo naredi objektiv?(53,4 mm; 53,1×; 0,74 mm)

13. Z mikroskopom opazujemo bakterijo Escherichia coli, ki je dolga 2 µm in siroka0,5 µm. Bakterija je od objektiva z goriscno razdaljo 25 mm oddaljena 28 mm. Kjenastane slika bakterije in kako velika je? Koliksna je povecava mikroskopa, ce jegoriscna razdalja okularja 5 mm?(233,3 mm; 16,7 µm×4,2 µm; 416,7×)

14. Kratkovidna oseba ne vidi ostro predmetov, ki so od nje oddaljeni vec kot 50 cm.Koliksna je lomnost (dioptrija) lec ocal, ki odpravijo tezave?(−2)

15. Oko ne vidi jasno predmetov, ki so oddaljeni manj kot 60 cm. Ocenite lomnost lecocal, ki jih potrebuje to oko, da vidi jasno tudi do razdalje 25 cm!(2,3)

16. S prostim ocesom lahko na 2 m oddaljeni sliki ravno se locimo detajle, ki so veliki3 mm. Kako majhne detajle lahko locimo na sliki, ki je od nas oddaljena za normalnozorno razdaljo (25 cm)?(0,375 mm)

17. Zorni kot Sonca je 0,54. Kako veliko sliko Sonca dobimo z leco, ki ima goriscnorazdaljo 50 cm in premer 10 cm?(0,47 cm)

18. Predmet se nahaja na razdalji 18 cm od zaslona. Koliko stran od zaslona moramopostaviti zbiralno leco z goriscno razdaljo 4 cm, da bo slika na zaslonu ostra? Narisitepotek zarkov!(6 cm; 12 cm)

24


Kolokviji in izpiti preteklih let

Studijsko leto 2008/09

1. kolokvij iz Fizike: 2008/0917. 4. 2009

1. Tockasta delca z nabojem −10−10 As in 2 × 10−10 As sta razmaknjena za 10 cm.Kam na njuno zveznico naj postavimo tretji nabit tockast delec, da bo miroval?Izracunajte in oznacite na skici!

2. Dve majhni telesi z nabojema po +10−16 As sta v razmiku 8 cm. S koliksno hitrostjopreleti njuno zveznico elektron, ki je na zacetku miroval v zelo oddaljeni tocki nasimetrali? Naboj elektrona je −1,6×10−19 As in njegova masa 9,1×10−31 kg.

3. Kroglica z maso 20 g je z lahko vzmetjo pritrjena na navpicno steno. Stena jeenakomerno naelektrena s povrsinsko gostoto naboja 0,1 µAs/m2, kroglica pa nosinaboj 15 µAs. Za koliko je v ravnovesju raztegnjena vzmet? Koeficient vzmeti je10 N/m.

4. Po zraku med ploscama kondenzatorja pocasi padajo s konstantno hitrostjo 0,05 mm/sdrobne nabite kapljice olja. Ko prikljucimo napetost med plosci kondenzatorja, sezacnejo nekatere izmed kapljic pocasi dvigati z enakomerno hitrostjo 0,02 mm/s. Ko-liksen naboj nosijo kapljice? Razlika gostot olja in zraka je 900 kg/m3, viskoznostzraka je 1,8×10−5 kg/ms. Jakost elektricnega polja med ploscama kondenzatorja je1000 V/cm.

25



1. Tri kondenzatorje s kapacitetami 12 µF, 20 µF in 30 µF zvezemo, kot kaze slika.Izracunajte nadomestno kapaciteto vezja! Koliksen je elektricni naboj in koliksnanapetost na posameznem kondenzatorju, ce znasa napetost baterije, vezane v vezje,12 V?

2. Tuljava s 50 ovoji kvadratne oblike, dolzina stranice je 6 cm, se 20-krat v sekundizavrti v homogenem magnetnem polju z gostoto 0,3 T. Magnetno polje je pravokotnona os vrtenja, ki sovpada z eno od stranic tuljave. Izracunajte, kako se s casomspreminja inducirana napetost v tuljavi? Koliksna je njena najvecja vrednost?

3. Vzporeden snop svetlobe s sirino 3 cm pada na vodno gladino pod kotom 40 gledena navpicnico. Koliksna je sirina snopa pod vodno gladino? Lomni kolicnik vode je1,33.

4. Z leco z goriscno razdaljo 50 cm projeciramo na 4 m oddaljen zaslon hrastov list.List je visok 9 cm in sirok 5 cm. Kam moramo postaviti list, da bo slika lista nazaslonu ostra? Kaksne bodo mere lista na zaslonu? Narisite skico postavitve inkonstrukcijo slike!

26


Popravni kolokvij in 1. izpit iz Fizike: 2008/0910. 6. 2009

1. Za vezje na sliki izracunajte, koliksen tok tece skozi prvi in koliksen skozi drugiupornik ter koliksen je naboj na kondenzatorju! Upor prvega upornika je 10 Ω,drugega 30 Ω, kapaciteta kondenzatorja je 1 µF, napetost baterije pa 12 V.

2. Po dveh dolgih ravnih vzporednih vodnikih tece v isto smer elektricni tok 2 A.Vodnika sta razmaknjena za 1 cm. Koliksna in kaksna je sila na dolzinsko enotomed vodnikoma?

3. Z brega reke gledamo potocnega raka na dnu struge s pravokotnim presekom. Nakoliksni razdalji od roba struge se nahaja rak, ce ga gledamo pod kotom 35 stopinjglede na navpicnico, nase oci so na visini 1,7 m nad gladino, reka je globoka 1 m,lomni kolicnik vode pa je 1,33?

4. Z newtonmetrom merimo silo elektricnega polja med ploscama kondenzatorja. Ploscikondenzatorja, ploscina S in masa m, sta v vodoravni legi in razmaknjeni za razdaljod. Kako se z napetostjo med ploscama kondenzatorja spreminja izmerjena sila?

27


2. izpit iz Fizike: 2008/0924. 6. 2009

1. Presezek naboja na drobni kapljici olja s polmerom 1 µm je deset elektronov. Ko-liksna naj bo jakost elektricnega polja in v kateri smeri naj kaze, da bo kapljicalebdela? Gostota olja je 900 kg/m3.

2. Pravokotno tokovno zanko postavimo v homogeno magnetno polje z gostoto 0,4 T.Silnice magnetnega polja so vodoravne, zanka pa je nanje pravokotna. Na zanki jenataknjena vodoravna bakrena precka z gostoto 8900 kg/m3 in s specificnim uporom1,8×10−8 Ωm. Zapisite enacbo gibanja precke! S koliksno hitrostjo se giblje precka,ko se njena hitrost s casom ne spreminja vec? Dodatno vprasanje: Kako se hitrostspreminja s casom?

3. Pravokotno na uklonsko mrezico s 400 rezami na milimeter posvetimo z belo svet-lobo. Kako sirok bo vidni del prvega pasu ojacitve na 2 m oddaljenem zaslonu?Kaksne barve bo del, najblizji centralnemu prepuscenemu delu? Vidna svetlobaima valovno dolzino na intervalu od 400 nm do 700 nm.

4. S fotoaparatom z normalnim objektivom z goriscno razdaljo 50 mm fotografiramo0,5 m oddaljenega 3 cm velikega metulja. Koliksna je v primeru ostre slike odd-aljenost lece od filma? Kako velika je slika metulja? Kako velika pa je zamazanaslika, ki jo dobimo, ce fotoaparat nastavimo na neskoncnost?

28


3. izpit iz Fizike: 2008/0924. 8. 2009

1. Enakomerno nabiti kroglici, ki nosita pozitivni naboj 10−9 As in 2 × 10−9 As, pri-blizamo na razdaljo 1 cm. Koliksna je elektricna potencialna energija sistema obehnabitih kroglic? Nato eno od kroglic spustimo. Koliksna bo njena hitrost na velikirazdalji od druge kroglice? Kroglici imata maso po 1 mg.

2. Postaja prve pomoci na kopaliscu vkljucuje tudi avtomatski zunanji defibrilator(AED). Koliksna je napetost na AED, ko uspesno defibrilira srce kopalca, kateregaupornost ocenimo na 1 kΩ? Za defibrilacijo srca je potreben tok, vecji od 0,5 A.Glede na proizvajalcevo deklaracijo, lahko AED shrani 150 J energije. Koliksna jekapaciteta kondenzatorja v omenjenem AED, ce je napetost pri defibrilaciji kopalcadosegla 10 % najvecje vrednosti?

3. Vodoravno bakreno precko z dolzino 5 cm spustimo, da pada v prostoru s ho-mogenim magnetnim poljem z gostoto 0,4 T. Silnice magnetnega polja so vodoravnein pravokotne na precko. Kako se s casom spreminja napetost, ki se inducira medkrajiscema precke? Koliksna je njena vrednost po 1 sekundi? Pozor: precka nivezana v sklenjen elektricni krog!

4. Skozi 22 cm debelo steno akvarija opazujemo pod kotom 35 glede na pravokotnicona steno tropsko ribo Napoleon (Cheilinus undulatus). Riba je od notranjega delastene oddaljena 50 cm. Narisite potek zarka od ocesa do ribe! Koliksen je v vodikot zarka glede na pravokotnico na steno? Koliko je riba oddaljena od ocesa? Pra-vokotna oddaljenost ocesa od zunanje stene akvarija je 10 cm, lomni kolicnik steklaje 1,5 in vode 1,33.

29


4. izpit iz Fizike: 2008/0914. 9. 2009

1. Enakomerno nabiti kroglici, ki nosita negativni naboj −10−9 As in −3 × 10−9 As,priblizamo na razdaljo 1,5 cm. Koliksna je elektricna potencialna energija sistemaobeh nabitih kroglic? Nato eno od kroglic spustimo. Koliksna bo njena hitrost,ko bo od druge kroglice oddaljena 15 cm, in koliksna na veliki razdalji od drugekroglice? Kroglici imata maso po 1 mg.

2. Upori R1 = 90 Ω, R2 = 100 Ω, R3 = 150 Ω, R4 = 30 Ω ter baterija z napetostjo 9 Vso povezani v elektricni krog, kot kaze slika. Izracunajte tokove in padce napetostina posameznih upornikih!

3. Pri nekih algah so celice zelo dolge in imajo presek 1 mm2. Intercelularni tok dosezegostoto do 1 µA/mm2. Koliksna sila na dolzinsko enoto deluje na njih v zemeljskemmagnetnem polju z gostoto 62,7 µT?

4. Skozi 22 cm debelo steno akvarija opazujemo tropsko ribo Napoleon (Cheilinus un-dulatus). Narisite potek zarka od ocesa do ribe (bodite natancni glede relativnihvelikosti kotov)! Koliksen je v zraku in koliksen v vodi kot zarka glede na pravokot-nico na steno, ce je kot zarka glede na pravokotnico na steno v steni akvarija 20?Lomni kolicnik stekla je 1,5 in vode 1,33.

30


5. izpit iz Fizike: 2008/0910. 12. 2009

1. V oglisca kvadrata z dolzino stranice 10 cm postavimo stiri enake kroglice z nabo-jem 3 µAs in z maso 2 g. Koliksna je jakost elektricnega polja na sredini vsakeizmed stranic kvadrata in v katero smer polje kaze? Koliksna je hitrost kroglic vneskoncnosti, ce jih spustimo?

2. Morski psi s pomocjo t.i. Lorencinijevih ampul zaznajo ze zelo majhne spremembejakosti elektricnega polja, to je velikosti 5 nV/cm. Koliksne spremembe magnetnegapolja lahko morski pes zazna s tem organom med obicajnim gibanjem, ko se premikas hitrostjo 8 km/h? Lorencinijeve ampule delujejo na principu magnetne indukcije,dolzina posamezne elektricno prevodne ampule pa je 1 cm. Namig: Racunajte zaampulo, ki lezi v smeri pravokotni na smer gibanja in smer magnetnega polja.

3. Ultrazvocno slikanje temelji na zaznavi ultrazvocnih sunkov, ki se odbijejo od organovv telesu. Izracunajte, kako globoko v telesu se nahaja organ, ce zaznamo od njegaodbiti sunek po 100 µs! Frekvenca ultrazvocnega valovanja je 4 MHz, njegova val-ovna dolzina pa je v obravnavanem tkivu 375 µm.

4. Mladic velikega plamenca (Phoenicopterus roseus) z visino 90 cm stoji v 30 cm visokivodi. Kako dolga je njegova senca na jezerskem dnu ob soncnem zahodu, ce takratsije Sonce pod kotom 60 glede na navpicnico? Lomni kolicnik vode je 1,33.

31


6. izpit iz Fizike: 2008/094. 2. 2010

1. Majhni enaki kroglici sta povezani z lahko vzmetjo z dolzino 20 cm in koeficientomvzmeti 35 N/m. Po tem, ko kroglici nabijemo, se razdalja med njima poveca na25 cm. Koliksen je naboj na posamezni kroglici, ce je na obeh kroglicah enak?Koliksna bi bila hitrost kroglic v veliki razdalji, ce bi se kroglici odtrgali z vzmeti?Masa posamezne kroglice je 1 g.

2. Majhen otrok se z jezikom dotakne 12 voltne baterije. Koliksen tok stece po njem,ce je elektricna upornost otrokovega telesa 1000 Ω?

3. Pri nekih algah so celice zelo dolge in imajo presek 1 mm2. Intercelularni tok dosezegostoto do 1 µA/mm2. Koliksna je sila na dolzinsko enoto med dvema vzporednimacelicama, oddaljenima 2 mm? Je sila privlacna ali odbojna, ce tece tok v njiju visto smer?

4. S fotoaparatom s teleobjektivom z goriscno razdaljo 200 mm fotografiramo 15 metrovoddaljeno 1 meter visoko srno. Koliksna je v primeru ostre slike oddaljenost leceod filma? Kako velika je slika srne? Za koliko se premakne leca, ce nastavimofotoaparat na neskoncnost?

32




1. V nekem trenutku se na razdalji 100 nm od v membrani zagozdenega iona kalcija,Ca2+, nahaja mirujoci ion natrija, Na+. S koliksno silo deluje takrat ion kalcijana ion natrija (velikost in smer)? Koliksna je razdalja med ionoma, ko ima prostogibljiv ion natrija hitrost 100 m/s? Osnovni naboj znasa 1,6×10−19 As, masa kalcijaje 6,6×10−26 kg, masa natrija pa 3,8×10−26 kg. Ion kalcija ostane ves opazovani caszagozden v membrani.

2. Zarnica z uporom 1 Ω je priklopljena na vzporedno vezani bateriji z napetostjoU1 = 9 V in notranjim uporom R1 = 6 Ω ter U2 = 3 V in R2 = 3 Ω, kot kaze slika.Koliksna ohmska moc se porablja na zarnici?

3. Postaja prve pomoci na kopaliscu vkljucuje tudi avtomatski zunanji defibrilator(AED). Glede na proizvajalcevo deklaracijo lahko AED shrani 225 J energije. Ko-liksna je kapaciteta kondenzatorja v omenjenem AED, ce znasa najvecja moznanapetost pri defibrilaciji 3000 V? S koliksnim nabojem je bil nabit kondenzator vAED, da je uspesno defibriliral srce kopalca, katerega upornost ocenimo na 1 kΩ?Za defibrilacijo srca je potreben tok, vecji od 0,5 A.

33



1. Bakreno precko z dolzino 5 cm spustimo z visine 3 m, da prosto pada v prostoruz magnetnim poljem z gostoto 0,1 T. Silnice magnetnega polja so vodoravne inpravokotne na os precke. Koliksna je inducirana napetost med krajiscema precke0,1 s po zacetku padanja? Kako se inducirana napetost spreminja z visino, na katerise nahaja precka? Narisite skico in na njej oznacite smer inducirane napetosti!

2. Duet celistov v nekem trenutku zaigra komorni ton (a1, ki ima frekvenco 440 Hz inpo katerem je naravnana tabela uglasitvenih frekvenc). Kje v 20 m oddaljeni vrstislisimo ojacitve tega tona? Podajte oddaljenost od sredine vrste! Celista sedita vrazmiku 2,5 m, obravnavajte pa ju kot tockasta izvora valovanja. Hitrost zvoka vzraku je 340 m/s.

3. S fotoaparatom z normalnim objektivom z goriscno razdaljo 50 mm bi radi fotografi-rali cvet metuljaste kukavice (Orchis papilionacea). Koliko je velika najvecja ostraslika cveta na fotografskem filmu, ce je najvecja mozna oddaljenost lece od filma56 mm? Koliksna je takrat oddaljenost cveta od lece? Naravna velikost cvetametuljaste kukavice je 5 cm.

34


1. izpit iz Fizike: 2009/108. 6. 2010

1. Med zunanjostjo in notranjostjo neke celice, ki jo omejuje membrana s kapacitivnos-tjo 7,7 µF/m2, je napetostna razlika 100 mV. Koliksna je gostota naboja na povrsinimembrane? Koliksna elektricna sila deluje na ion natrija, ki se znajde v ionskemkanalu v tej membrani? Debelina membrane je 7,6 nm.

2. Baterija z napetostjo 1,5 V in notranjim uporom 0,1 Ω je vezana v prevodnokvadratno zanko s stranico z dolzino 5 cm. Koliksen tok tece po zanki? Eno odstranic zanke postavimo v prostor z vodoravnim magnetnim poljem. Stranica jevodoravna in pravokotna na silnice magnetnega polja. Koliksna mora biti gostotamagnetnega polja, da zanka ne bo padla? Narisite shemo in na njej oznacite smertoka in magnetnega polja! Masa baterije in zanke je 8 g, upor zanke pa je zane-marljiv.

3. Pravokotno na uklonsko mrezico s 400 rezami na milimeter posvetimo z belo svet-lobo. Kako sirok bo vidni del prvega pasu ojacitve na 2 m oddaljenem zaslonu?Kaksne barve bo del, najblizji centralnemu prepuscenemu delu? Vidna svetlobaima valovno dolzino na intervalu od 400 nm do 700 nm.

4. Z mikroskopom opazujemo paramecija (Paramecium caudatum), ki v dolzino meri250 µm. Goriscna razdalja objektiva mikroskopa je 40 mm, goriscna razdalja oku-larja 14 mm, leci pa sta razmaknjeni za 173 mm. Koliksna je oddaljenost paramecijaod objektiva? Koliksna je pri danih nastavitvah povecava mikroskopa? Kako velikaje slika paramecija, ki jo naredi objektiv?

35


2. izpit iz Fizike: 2009/1021. 6. 2010

1. V valilnici vzdrzujejo primerno temperaturo za novoizvaljene piscancke s pomocjoohmske toplote, ki jo oddajajo zarnice. Koliko toplote oddata v eni uri dve zarnici,ki sta vezani (a) vzporedno ali (b) zaporedno v krog z izvorom napetosti 220 V?Deklarirana moc zarnic pri napetosti 220 V je 100 W.

2. Morski psi s t.i. Lorencinijevimi ampulami zaznajo ze zelo majhne spremembejakosti elektricnega polja, to je velikosti 5 nV/cm. Koliksne spremembe magnetnegapolja lahko morski pes zazna s tem organom med obicajnim gibanjem, ko se premikas hitrostjo 8 km/h? Lorencinijeve ampule delujejo na principu magnetne indukcije,dolzina posamezne elektricno prevodne ampule pa je 1 cm. Namig: Racunajte zaampulo, ki lezi v smeri pravokotni na smer gibanja in smer magnetnega polja.

3. Ultrazvocno slikanje temelji na zaznavi ultrazvocnih sunkov, ki se odbijejo od organovv telesu. Izracunajte, kako globoko v telesu se nahaja organ, ce zaznamo od njegaodbiti sunek po 80 µs! Frekvenca ultrazvocnega valovanja je 4 MHz, njegova valovnadolzina pa je v obravnavanem tkivu 375 µm.

4. Z daljnogledom opazujemo 2,5 metra oddaljeno pikapolonico. Kako velika je slikapikapolonice med objektivom in okularjem? Koliksna je povecava daljnogleda priopisani nastavitvi? Koliksna pa je povecava tega daljnogleda pri opazovanju zelooddaljenih predmetov? Goriscna razdalja objektiva je 0,5 m, okularja pa 0,1 m.Ustrezna dimenzija pikapolonice je 6 mm.

36


3. izpit iz Fizike: 2009/1020. 8. 2010

1. Med zunanjostjo in notranjostjo neke celice, ki jo omejuje membrana s kapaci-tivnostjo 7,7 µF/m2, znasa razlika v elektricnem potencialu 73 mV. Koliksna jegostota naboja na povrsini membrane, ki povzroci tako razliko v potencialu? Ko-liksno delo opravi Na/K crpalka v enem ciklu, ko skozi to membrano iz notranjosticelice v zunanjost precrpa 3 ione Na+, iz zunanjosti v notranjost pa 2 iona K+?Osnovni naboj znasa 1,6×10−19 As.V razmislek: Koliksen del energije iz hidrolize ATP odpade torej na premagovanjeelektricnega potenciala? Kaj se zgodi s preostankom energije?

2. Po lezeci 1 m dolgi tuljavi z 10000 ovoji tece tok 1,5 A. Koliksno je magnetno poljeznotraj tuljave? V katero smer kazejo silnice v notranjosti tuljave? Serviserju padepri delu iz rok vijak z dolzino 3 cm. Koliksna je inducirana napetost med krajiscemavijaka, ko vijak prepotuje pot 2 cm? Vijak je ves cas padanja v tuljavi, usmerjenvodoravno, precno na glavno os tuljave.

3. Delfini se orientirajo in sporazumevajo s pomocjo oddajanja in zaznavanja (odbitih)zvocnih signalov. Kdaj po oddanem zvocnem signalu s frekvenco 30 kHz zaznadefinov “biosonar” od podvodnega grebena odbiti signal? Greben je od mirujocegadelfina oddaljen 450 m, valovna dolzina danega zvocnega valo-vanja pa v vodi znasa5 cm. Za koliko odstotkov se spremeni ta cas, ce se delfin v begu pred belim morskimpsom priblizuje grebenu s hitrostjo 40 km/h?

4. Z mikroskopom opazujemo algo iz rodu spirogir s precno dimenzijo 40 µm. Goriscnarazdalja objektiva mikroskopa je 40 mm, okularja pa 15 mm. Kako velika je precnadimenzija slike alge, ki jo naredi objektiv? Koliksna je pri pravilni nastavitvi raz-dalja med lecama mikroskopa, ce je oddaljenost alge od objektiva 54 mm? Koliksenje pri tem zorni kot?Dodatno vprasanje: Na koliksno razdaljo pa bi nastavili leci mikroskopa, ce bi biladioptrija nasega ocesa −1?

37


4. izpit iz Fizike: 2009/1017. 9. 2010

1. Atlantski elektricni skat (Torpedo nobiliana) omrtvici svoj plen z elektricnim sunkomz napetostjo 200 V. Koliksen tok stece pri tem skozi plen, katerega upor znasa 1 kΩ?Koliksna pa je v plenu sproscena toplota, ce traja sunek desetinko sekunde?

2. Ioni kalcija, ki z vodo potujejo po korenini drevesa, povzrocajo elektricni tok zgostoto 70 µA/cm2. Koliksno je magnetno polje zaradi tega toka na razdalji 10 cmod dolge ravne korenine? S koliksno magnetno silo deluje ta korenina na vzporednokorenino z dolzino 1 m? Razdalja med koreninama je 10 cm. Racunajte za korenines presekom 0,5 cm2.

3. Snop svetlobe pada pravokotno na enega od krakov enakokrake steklene prizme. Kotv vrhu je 30. Narisite pot zarka skozi prizmo! Na skici oznacite vstopni in izstopnikot! Pod koliksnim kotom glede na pravokotnico na izstopno stranico izstopa snopiz prizme? Koliksna je debelina izstopnega snopa, ce je debelina vstopnega 1 cm?Lomni kolicnik stekla je 1,5.

4. Zdravo oko vidi ostro predmete, oddaljene vsaj 10 cm. Koliksni sta najmanjsa innajvecja goriscna razdalja lece ocesa, v katerem se mreznica nahaja 2,5 cm za leco?Kje nastane slika predmeta, ki je od ocesa oddaljen 8 cm?

38




1. Kje med ionoma kalcija, Ca2+, in natrija, Na+, ki se nahajata na razdalji 1 µm,lahko miruje ion kalija, K+? Koliksna je koncna hitrost prostega iona kalija, ki gaje majhna motnja zmotila iz mirovne lege? Osnovni naboj znasa 1,6×10−19 As,molska masa kalcija je 40 g, natrija 23 g in kalija 39 g. Iona kalcija in natrija vesopazovani cas mirujeta.

2. Srcni defibrilator ima kapaciteto 10 µF in lahko shrani do 250 J elektricne ener-gije.Koliksen je najvecji naboj, s katerim nabijemo ta defibrilator? Ocenite, za kolikose segreje srce, ki ga defibriliramo pri najvisji napetosti! Upornost srca je 1000 Ω,masa 300 g, specificna toplota 4200 J/kgK, tokovni sunek pa traja 10 ms.

3. Ioni kalcija, ki z vodo potujejo po dolgi ravni korenini drevesa, povzrocajo elektricnitok z gostoto 0,7 µA/mm2. Koliksna je jakost zaradi magnetne indukcije induci-ranega elektricnega polja znotraj prevodnega dolgega nitastega mikroorganizma narazdalji 1 mm od korenine? Mikroorganizem je orientiran vzporedno drevesni ko-renini in se od nje oddaljuje s hitrostjo 1 mm/s (glejte sliko). Korenina ima presek2 mm2. Kako se jakost induciranega elektricnega polja spreminja s casom?

39



1. Pravokotno na uklonsko mrezico s 1000 rezami na milimeter posvetimo z belo svet-lobo. Pod koliksnim kotom opazimo 1. red ojacitve za vijolicno svetlobo z valovnodolzino 400 nm in pod koliksnim kotom za rdeco svetlobo z valovno dolzino 700 nm?Koliko sta ti dve ojacitvi razmaknjeni na 0,5 m oddaljenem zaslonu?

2. Na 2 cm debelo plast elastomera vpada iz zraka svetloba pod kotom 40 gledena pravokotnico in se v snovi lomi pod kotom 25. Koliksen je lomni kolicnikelastomera? Lomni kolicnik zraka je 1. Za koliko se premakne tocka izstopa zarkaiz plasti, ce nanjo delujemo s silo 100 N na povrsini z velikostjo 2 cm2? Youngovmodul elastomera je 106 N/m2.

3. Z mikroskopom opazujemo bakterijo Escherichia coli, ki je dolga 2 µm in siroka0,5 µm. Bakterija je od objektiva z goriscno razdaljo 25 mm oddaljena 28 mm. Kjenastane slika bakterije in kako velika je? Koliksna je povecava mikroskopa, ce jegoriscna razdalja okularja 5 mm?

40


Izpit iz Fizike: 2010/1121. 6. 2011

1. Kje med ionoma kalcija, Ca2+, in natrija, Na+, ki se nahajata na razdalji 1 µm, imaelektricno polje velikost 0? V tej tocki sprva miruje ion kalija, K+, nato pa ga zmotimajhna motnja, da uide iz te lege. Koliksna je hitrost iona kalija v neskoncnosti?Velikost osnovnega naboja je 1,6×10−19 As, masa kalijevega iona pa 6,5×10−26 kg.Iona kalcija in natrija ves opazovani cas mirujeta.

2. Po zici daljnovoda tece tok z velikostjo 2 A. Koliksno je magnetno polje na mestuglave sprehajalca, ki stoji na razdalji 10 m od zice? Sprehajalcu pade iz rok kovinskazlica. Koliksna napetost se inducira med njenima koncema 0,4 s po zacetku padanja?Dolzina zlice je 20 cm. Padati je zacela na visini 1 m pod glavo in je ves cas padanjavzporedna zici.

3. Netopir pri orientaciji v prostoru oddaja zvocno valovanje s frekvenco 25 kHz. Ko-liksna je valovna dolzina tega zvoka v zraku, po katerem se zvocno valovanje razsirjas hitrostjo 340 m/s? Kje v prostoru (pod katerimi koti) pride do ojacitve pri inter-ferenci valovanj, ki ju oddajata netopirja, oddaljena za 5 cm?

4. Diapozitiv je v diaprojektorju od lece z goriscno razdaljo 5 cm oddaljen za 5,1 cm.Koliko je od lece diaprojektorja oddaljen zaslon, na katerem vidimo ostro sliko?Kako velik je predmet na diapozitivu, ce je njegova slika na zaslonu velika 20 cm?

41


Izpit iz Fizike: 2010/1125. 8. 2011

1. Susilec za lase je grajen za napetost 110 V in trosi moc 1500 W. Koliksen tok teceskozi ta susilec pri uporabi, za katero je grajen? Koliksen predupornik moramovezati v tokokrog, ki ga prikljucimo na napetost 220 V, da bo skozi susilec tekelenak tok?

2. V laboratoriju za visoka magnetna polja na univerzi v Nijmegnu na Nizozem-skemdelajo poskuse z magnetnim lebdenjem. Znan je poskus, pri katerem jim je v mag-netnem polju z gostoto 16 T uspelo lebdenje zabe.Koliksen tok bi moral teci po dolgi tuljavi s 1000 ovoji na centimeter dolzine, da biv njej nastalo tako mocno magnetno polje? Koliksna napetost se inducira v 1 cmdolgem vijaku, ki ga s hitrostjo 2 cm/s premikamo precno na silnice magnetnegapolje v tej tuljavi?

3. Ptice se pred jesensko selitvijo proti jugu zbirajo na zici daljnovoda. Razmik mednjimi je 10 cm. V nekem trenutku se zacnejo oglasati z zvokom s frekvenco 10000 Hz.Pod katerimi koti slisimo ojacitve njihovega petja? Zvok se po zraku siri s hitrostjo340 m/s.

4. Oko neke starejse osebe ne vidi jasno predmetov, ki so oddaljeni manj kot 50 cm.Koliksni sta najvecja in najmanjsa goriscna razdalja lece tega ocesa? Razdalja medleco in mreznico znasa v tem ocesu 24 mm. Kje v tem ocesu nastane slika predmeta,ki je na normalni vidni razdalji od lece, to je na razdalji 25 cm?

42


Izpit iz Fizike: 2010/118. 9. 2011

1. Tri kondenzatorje s kapacitetami 10 µF, 20 µF in 30 µF zvezemo, kot kaze slika.Izracunajte nadomestno kapaciteto vezja! Koliksen je elektricni naboj in koliksnanapetost na posameznem kondenzatorju, ce znasa napetost baterije, vezane v vezje,12 V?

2. Po zici daljnovoda tece tok z velikostjo 2 A. Na zici se zbira jata ptic. Koliksno jemagnetno polje na mestu noge ptice, ce je zica z izolacijskim ovojem debela 1 cm?Koliksna magnetna sila deluje na 1 m sosednje zice v daljnovodu? Zici sta vzporedni,razdalja med njima pa je 50 cm.

3. Z roba pomola opazujemo morsko dno. Pri gledanju pod kotom 35 glede nanavpicnico na morsko gladino opazimo sipo. Na koliksni razdalji od roba pomola senahaja sipa? Nase oci so na visini 1,65 m nad gladino, voda je globoka 1,2 m, njenlomni kolicnik pa je 1,33.

4. S fotoaparatom s teleobjektivom z goriscno razdaljo 300 mm fotografiramo 25 metrovoddaljeno 1 meter visoko srno. Koliksna je v primeru ostre slike oddaljenost leceod filma? Kako velika je slika srne? Za koliko se premakne leca, ce nastavimofotoaparat na neskoncnost?

43




1. Dve enaki kroglici z maso 5 g in nabojem 1 µAs sta povezani z elastiko. Ko-liksen je proznostni koeficient elastike, ce sta kroglici v ravnovesju razmaknjeni za12 cm, dolzina neraztegnjene elastike pa znasa 10 cm? V nekem trenutku prerezemoelastiko. Koliksna je hitrost kroglic v neskoncnosti?

2. Plosci kondenzatorja s ploscino 50 cm2 in v razmiku 2 mm nabijemo z nabojem3 nAs oziroma −3 nAs. Koliksni sta napetost in elektricna poljska jakost medploscama kondenzatorja? V nekem trenutku se tik ob negativno nabiti plosci znajdeelektron. Koliko casa potrebuje za pot do pozitivno nabite plosce? Naboj elektronaje −1,6×10−19 As, masa pa 9,1×10−31 kg.

3. Teraso okrasimo z verigo desetih luck. V vsaki lucki je led svetilo z uporom 4,8 Ω.Verigo prikljucimo na napetost 1,2 V. Koliksen tok tece skozi posamezno svetilo, ceso lucke v verigo vezane vzporedno? Koliksna elektricna moc se porablja na verigi?

44



1. Po zici tece tok 3 A. Koliksna je gostota magnetnega polja na mestu prevodnepalice, ki lezi vzporedno z zico in je od nje oddaljena 10 cm? Palico zacnemo vleci sstalno silo 0,1 N. Koliksna je po 2 s napetost, ki se inducira med krajiscema palice?Narisite skico in na njej oznacite smer toka v zici, smer magnetnega polja na mestupalice ter polariteto inducirane napetosti! Palica je dolga 15 cm in ima maso 20 g,ves cas poskusa pa je vzporedna zici.

2. Pravokotno na uklonsko mrezico posvetimo z zarkom enobarvne svetlobe s frekvenco5×1014 Hz. Na sprednji ploskvi 2 m oddaljenega zaslona opazimo 1. red ojacitve narazdalji 63 cm od centralnega. Koliksna je razdalja med rezami uklonske mrezice?Kje na sprednji strani zaslona se lahko opazimo pasove ojacitve? Koliko jih je? Nakoliksni oddaljenosti od centralne tocke zapusti zarek 1. reda ojacitve zaslon, ce jezaslon 10 cm debela steklena plosca z lomnim kolicnikom 1,5?

3. S fotoaparatom s sirokokotnim objektivom z goriscno razdaljo 28 mm fotografiramo2 metra oddaljeno zbirko metuljev. Za koliko je v primeru ostre slike leca oddaljenaod fotografskega filma? Narisite konstrukcijo slike, na kateri bodo zajete tipicnelastnosti slike (realna/navidezna, povecana/pomanjsana, pokoncna/obrnjena)! Filmrazvijemo in naredimo fotografije dimenzije 10 cm×15 cm (“fotografija” na negativuje velika 36 mm×24 mm). Kako velika bo na fotografiji slika 13 cm velikega metulja?

45


1. izpit iz Fizike: 2013/1431. 1. 2014

1. Na koncih 1 meter dolge izolirane jeklene zice sta pritrjeni kroglici, ki nosita enaknaboj 10 µAs. Zico s kroglicama damo v navpicen kanal, po katerem se lahko prostogiblje. V kanalu je homogeno elektricno polje z jakostjo je 30 kV/m in homogenomagnetno polje z gostoto 0,1 T (slika!). Izracunajte velikost vseh sil, ki delujejona posamezno kroglico med gibanjem, na skici pa oznacite njihovo smer! Koliksnaje hitrost zice s kroglicama, ko opravi pot 10 cm? Koliksna je takrat inducirananapetost med koncema zice? Posamezna kroglica ima maso 20 g, masa zice jezanemarljiva.

EB

2. Dva ploscata kondenzatorja s kapacitetama 1 pF in 4 pF sta vezana vzporedno.Nabijemo ju na napetost 1000 V. Koliko naboja se pri tem nabere na prvem in ko-liko na drugem kondenzatorju? Nato odstranimo vir napetosti, v drugi kondenzatorpa vtaknemo dielektrik z dielektricnostjo 6. Koliksna je zdaj kapaciteta drugegakondenzatorja? Koliko naboja pretece zaradi spremembe kapacitete med kondenza-torjema? Koliksna je koncna napetost na kondenzatorjih?

3. Sonar podmornice oddaja zvok s frekvenco 30 kHz. Od v morju plavajocega delfinaodbito zvocno valovanje se vrne do sonarja po 1 s. Na koliksni oddaljenosti od pod-mornice se nahaja delfin? Hitrost razsirjanja zvocnega valovanja v vodi je 1500 m/s.Koliksen je pri delfinu odmik zvocnega valovanja od ravnovesja v trenutku, ko je nasonarju ampltudni odmik? Koliksno frekvenco zvocnega valovanja slisi delfin, ko sev smeri razsirjanja valovanja oddaljuje od podmornice s hitrostjo 40 km/h?

4. Z daljnogledom opazujemo 30 metrov oddaljenega medveda. Kje v daljnogledunastane ostra slika 1,5 m visokega medveda? Koliksen je zorni kot medveda, cega opazujemo s prostim ocesom? Goriscna razdalja objektiva je 140 mm, okularjapa 8 mm. Na objektivu daljnogleda je tanka zascitna plast z debelino 1 µm inlomnim kolicnikom 1,2. Koliksna je valovna dolzina oziroma barva vidne svetlobe,ki se ojacuje pri odboju svetlobe, ki vpada pravokotno na objektiv? Lomni kolicnikstekla, iz katerega je objektiv, je 1,5.

46


2. izpit iz Fizike: 2013/1410. 2. 2014

1. Na koncih 1 meter dolge izolirane jeklene zice s presekom 1 mm2 sta pritrjeni kroglici,ki nosita enak naboj 10 µAs. Koliksna je elektrostaticna sila med kroglicama? Skoliksno silo napenjata kroglici zico? Za koliko se zato podaljsa zica? Proznostnimodul jekla je 2,1×1011 N/m2. Zico s kroglicama damo v homogeno elektricno polje.Koliksna je jakost polja, ki kaze v navpicni smeri in pravokotno na zico, ce zica skroglicama lebdi? Vsaka kroglica ima maso 20 g, masa zice pa je zanemarljiva.

2. Zica z dolzino 30 m, presekom 1 mm2 in specificno upornostjo 0,017 Ωm/mm2 jezvita v ravno tuljavo s 500 ovoji in dolzino 0,5 m. Koliksen tok tece po zici tuljave,ko jo priklopimo na napetost 1,5 V? Koliksno je magnetno polje v tuljavi? Potuljavi vlecemo s hitrostjo 1 m/s ravno prevodno palicico z dolzino 1 cm. Koliksna jeinducirana napetost med koncema palicice, ce jo vlecemo vzdolz dolge osi tuljave, inkoliksna, ce jo vle cemo v pravokotni smeri? V obeh primerih je palicica pravokotnatako glede na dolgo os tuljave kot glede na smer premikanja.

3. Netopir pri orientaciji v prostoru oddaja zvocno valovanje s frekvenco 21 kHz. Kdajpo oddanem signalu zazna netopir od 250 m oddaljene hise odbito valovanje? Zvokse po zraku siri s hitrostjo 340 m/s. Pri koliksni velikosti hitrosti in kateri smeriletenja netopirja bi ta zvok lahko slisal clovek v hisi? Obicajno clovesko uho slisizvok s frekvencami z intervala med 20 Hz in 20 kHz. Kje v prostoru (pod katerimikoti) pride do ojacitve pri interferenci valovanj, ki ju oddajata netopirja, oddaljenaza 5 cm?

4. Z daljnogledom opazujemo 30 metrov oddaljenega in 1,5 metra visokega medveda.Koliksna je, ko vidimo medveda ostro, oddaljenost med lecama? Koliksen je zornikot medveda, ce ga opazujemo s prostim ocesom? Goriscna razdalja objektiva je140 mm, okularja pa 8 mm. Na objektivu daljnogleda je tanka zascitna plast zdebelino 1 µm in lomnim kolicnikom 1,2. Koliksna je valovna dolzina oziroma barvavidne svetlobe, ki se ojacuje pri odboju svetlobe, ki vpada pravokotno na objektiv?

47


3. izpit iz Fizike: 2013/1416. 6. 2014

1. Teraso okrasimo z verigo desetih luck. V vsaki lucki je led svetilo z uporom 4,8 Ω.Verigo prikljucimo na napetost 1,2 V. Koliksen tok tece skozi posamezno svetilo, ceso lucke v verigo vezane vzporedno? Koliksna elektricna moc se porablja na verigi?Eno od svetil preneha delovati. Ali preostale lucke se svetijo? Utemeljite odgovor.

2. Vodoravna prevodna precka z dolzino 5 cm in maso 10 g visi na lahki neprevodninavpicni vzmeti (koeficient vzmeti je 10 N/m) v homogenem magnetnem polju zgostoto 0,5 T (silnice so vodoravne in pravokotne na precko). Precko potegnemoza 10 cm navzdol iz ravnovesne lege in jo spustimo, da zaniha. Kako se s casomspreminja hitrost precke in kako inducirana napetost v njej? Koliksna je najvecjavrednost inducirane napetosti. V kateri legi nihala se pojavi?

3. Pravokotno na uklonsko mrezico s 650 rezami na milimeter vpada bela svetloba. Nakateri razdalji od centralne ojacitve vidimo na 2 metra oddaljenem zaslonu 2. redojacitve vijolicne svetlobe s skrajnega roba vidnega spektra? Koliko redov celotnegavidnega spektra vidimo na zaslonu? Vidni spekter zajema valovne dolzine od 400 nmdo 700 nm.

4. Neki kratkoviden clovek vidi ostro le predmete, oddaljene najvec 50 cm. Kje v ocesunastane pri tem cloveku slika 30 cm oddaljenega 1 cm velikega komarja? Kako velikaje slika? Kje pa nastane slika 2 m oddaljenega psa? Razdalja med mreznico in lecoznasa 2,3 cm. Koliksna mora biti dioptrija ocal, da bo lahko z njimi ostro videl tudizelo oddaljene predmete?

48


4. izpit iz Fizike: 2013/1418. 8. 2014

1. Tog model vozila (sestavni deli se ne vrtijo ali premikajo drug glede na drugega) jesestavljen iz 4 kroglic, ki nosijo naboj po 10 µAs, in 3 palicic, dveh z dolzino 10 cmin ene z dolzino 15 cm (slika!). “Vozilo” miruje na vodoravni neprevodni podlagi,po kateri lahko drsi brez trenja. Ob vkljucitvi homogenega elektricnega polja zjakostjo 100 V/m in silnicami vzdolz dolge osi vozila, se zacne premikati. Koliksenje pospesek vozila? Koliksna je njegova hitrost, ko opravi pot 20 cm? Masa vozilaje 10 g.Sprednja os vozila je izolirana kovinska zica. Koliksna je zaradi zemeljskega mag-netnega polja inducirana napetost v njej, ko je hitrost vozila 0,5 m/s? Navpicnakomponenta zemeljskega magnetnega polja znasa 5× 10−5 T.

10 cm

15 c

m

2. Plosci kondenzatorja s ploscino 50 cm2 in v razmiku 2 mm nabijemo z nabojem 3 nAsoziroma −3 nAs. Koliksna je napetost med ploscama kondenzatorja? Koliksen tokstece skozi upornika z uporom 100 Ω in 200 Ω, ko ju vezemo (i) zaporedno in (ii)vzporedno na kondenzator?

3. Na morski obali opazujemo notranjo stran lupine prazne skoljke. Ob gledanju vpravokotni smeri je lupina zaradi ojacitve svetlobe po odboju modre barve (valovnadolzina 420 nm). Najmanj koliksna je debelina plasti biserne matice na lupiniskoljke? Lomni kolicnik biserne matice je 1,53.Snop svetlobe iz reflektorja na ribiski ladji vpada na vodno gladino pod kotom30 glede na normalo. Premer snopa meri 20 cm. Pod koliksnim kotom glede nanormalo vpada snop na vodoravno morsko dno? Koliksen je premer svetlobnegasnopa v vodi?

4. Z okularjem z goriscno razdaljo 14 mm vidimo sliko fitoplanktona pod zornim kotom6. Kako velika je slika? Kako velik pa je fitoplankton, ce je goriscna razdaljaobjektiva mikroskopa 40 mm, razdalja med objektivom in okularjem pa 173 mm?

49




1. Na elektricno napeljavo, ki je varovana s 16 A varovalko (najvecji dovoljeni tok je16 A), bi radi prikljucili vec reflektorjev z mocjo 400 W pri napetosti 220 V. Kolikoreflektorjev lahko najvec prikljucimo, ce jih vezemo vzporedno? Koliko pa jih lahkonajvec vezemo zaporedno? Koliksno je razmerje moci, ki se porablja pri vzporednioziroma zaporedni vezavi 5 reflektorjev?

2. Med vodoravni plosci kondenzatorja prileti v vodoravni smeri s hitrostjo 100 km/hizstrelek z maso 1 g in nabojem 1µAs. Koliksna mora biti gostota elektricneganaboja na ploscah, da se tir izstrelka ne ukrivi? Ko izstrelek zapusti kondenzator,se 10 cm pred njim v smeri gibanja nahaja pritrjen (negibljiv) delec, ki nosi naboj30µAs. Na koliksno najmanjso razdaljo se izstrelek pribliza pritrjenemu delcu?

3. Na vodoravni podlagi je dolg raven vodnik, po katerem tece elektricni tok 5 A.Vzporedno z njim miruje na razdalji 1 cm ravna prevodna palica z dolzino 10 cm.Palica je povezana v elektricni krog z LED svetilom z uporom 4,8 Ω. V nekemtrenutku zacnemo palico premikati po podlagi stran od vodnika s hitrostjo 0,5 m/stako, da je ves cas poskusa vzporedna vodniku. Koliksna je po 10 ms napetost, kise inducira v palici? Kako se s casom spreminja velikost sile, s katero povzrocamoopisano gibanje vodnika?

50


Biotehniska fakulteta, Biologija


1. Ko je struna violine uglasena na ton a1 (440 Hz), je hitrost razsirjanja valovanjapo njej enaka 264 m/s. Kako dolga je struna? Za koliko se spremeni ton strune(frekvenca) v prostoru, ki je za 10 hladnejsi od prostora, v katerem smo violinouglasili? Linearni koeficient temperaturnega raztezka za to struno je 1,1×10−5 K−1.

2. Bela svetloba vpada pravokotno na stekleno povrsino, ki je prevlecena s 160 nmdebelo plastjo magnezijevega dioksida z lomnim kolicnikom 1,38. Kaksne barve jevideti povrsina? Enak ucinek dobimo tudi brez take plasti, ce povrsina ni gladka,ampak je na primer stopnicasta (slika). Koliksna mora biti visina stopnic, da bopovrsina videti enake barve kot v primeru s prevleko?

3. Okular daljnogleda, ki ima 10× povecavo pri opazovanju zelo oddaljenih predmetov,ima goriscno razdaljo 2 cm. Koliksna je goriscna razdalja objektiva tega daljnogleda?Kje v daljnogledu tvori objektiv sliko 2 m oddaljenega hrosca? Izracunajte povecavotega daljnogleda, ce ga obrnemo (leci zamenjata vlogo)!

51



1. izpit iz Fizike: 2014/152. 2. 2015

1. S koliksno silo moramo delovati na naelektreni kroglici z nabojema 2µAs in −1µAs,da ju drzimo na razdalji 10 cm? Koliko dela opravimo, ko kroglici pocasi raz-maknemo na razdaljo 50 cm?

2. Vsak meter dveh dolgih vzporednih ravnih zic v razmiku 1 cm je povezan z 1 cmdolgo elasticno vrvico (slika). Ko po zicah tece tok 5 A, se vrvice raztegnejo. Aliteceta tokova v zicah v isto ali v nasprotno smer? Utemeljite! Za koliko se raztegnevsaka elasticna vrvica, ce je njen proznostni modul 107 Pa, presek pa 1 mm2?

I

I

3. Pravokotno na uklonsko mrezico s 1000 rezami na milimeter posvetimo s svetloboz valovno dolzino 650 nm. Na koliksni oddaljenosti od centralnega reda ojacitvedobimo stranske rede na 1,5 m oddaljenem zaslonu? Koliko rez na milimeter bimorala imeti mrezica, da bi dobili dodaten red ojacitve?

4. Mikroskop sestavljata objektiv z goriscno razdaljo 25 mm in okular z goriscno raz-daljo 5 mm. Koliksna je povecava mikroskopa, ko sta gorisci lec razmaknjeni za50 mm? Kako veliko sliko opazovanega 1 mm velikega predmeta tvori objektiv?

52



2. izpit iz Fizike: 2014/1516. 2. 2015

1. S koliksno silo moramo delovati na naelektreni kroglici z nabojema 2µAs in −1µAs,da ju drzimo na razdalji 10 cm? Koliko dela opravimo, ko kroglici pocasi raz-maknemo na razdaljo 50 cm?

2. Vsak meter dveh dolgih vzporednih ravnih zic v razmiku 1 cm je povezan z 1 cmdolgo elasticno vrvico (slika). Ko po zicah tece tok 5 A, se vrvice raztegnejo. Aliteceta tokova v zicah v isto ali v nasprotno smer? Utemeljite! Za koliko se raztegnevsaka elasticna vrvica, ce je njen proznostni modul 107 Pa, presek pa 1 mm2?

I

I

3. Pravokotno na uklonsko mrezico s 1000 rezami na milimeter posvetimo s svetloboz valovno dolzino 650 nm. Na koliksni oddaljenosti od centralnega reda ojacitvedobimo stranske rede na 1,5 m oddaljenem zaslonu? Koliko rez na milimeter bimorala imeti mrezica, da bi dobili dodaten red ojacitve?

4. Mikroskop sestavljata objektiv z goriscno razdaljo 25 mm in okular z goriscno raz-daljo 5 mm. Koliksna je povecava mikroskopa, ko sta gorisci lec razmaknjeni za50 mm? Kako veliko sliko opazovanega 1 mm velikega predmeta tvori objektiv?

53



3. izpit iz Fizike: 2014/1510. 7. 2015

1. Kroglico z nabojem +2µAs damo v sredino kondenzatorja. Napetost med vodo-ravnima 2 cm razmaknjenima ploscama je 200 V. Koliksna je masa kroglice, ce vkondenzatorju ledbi? V nekem trenutku povecamo napetost v kondenzatorju nadvojno vrednost. Kam se zacne premikati kroglica in kdaj zadene plosco kondenza-torja?

2. Po lezeci dolgi ravni tuljavi s 500 ovoji na centimeter tece tok 1,5 A. Koliksnoje magnetno polje znotraj tuljave? Pravokotno na os tuljave vlecemo s hitrostjo1 cm/s prevodno precko z dolzino 5 cm. Kako mora biti orientirana precka glede nadolgo os tuljave in smer gibanja, da bo med njenima krajiscema inducirana napetostnajvecja? Koliksna je ta napetost? Koliksna elektricna moc se porablja na LEDsvetilu z uporom 4,8 Ω, ce je vezano v elektricni krog s precko? Upor precke inostalih elementov elektricnega kroga je zanemarljiv.

3. Rovke zaznavajo ovire v bliznji okolici s pomocjo “eholokacije”, to je orientacije spomocjo zaznavanja odbitih (ultra)zvocnih valov. Kdaj po oddanem zvocnem sig-nalu s frekvenco 25 kHz zazna rovkin “biosonar” od 3 m oddaljenega kamna odbitisignal? Valovna dolzina danega zvocnega valovanja znasa v zemlji 6 mm. Drugarovka se s hitrostjo 5 m/s giblje po rovu v smeri proti prvi rovki. Za koliko sefrekvenca zvocnega valovanja, ki ga zazna, razlikuje od frekvence oddanega valo-vanja?

4. Z okularjem z goriscno razdaljo 14 mm vidimo sliko fitoplanktona pod zornim kotom6. Kako velika je slika? Kako velik pa je fitoplankton, ce je goriscna razdaljaobjektiva mikroskopa 40 mm, razdalja med objektivom in okularjem pa 173 mm?Na koliksni oddaljenosti od objektiva mikroskopa je vzorec s fitoplanktonom?

54



4. izpit iz Fizike: 2014/1531. 8. 2015

1. Dva enaka ploscna kondenzatorja sta sestavljena iz plosc s ploscino 200 cm2 v razmiku1 cm. V enega od kondenzatorjev potisnemo dielektrik z dielektricnostjo 8. Kolikonaboja se nabere na ploscah kondenzatorjev in koliksna je napetost v posameznemkondenzatorju za tem, ko ju zaporedno prikljucimo na vir z napetostjo 1000 V?

2. Vodoravni zici, po kateri tece tok z velikostjo 2 A, se v navpicni ravnini priblizujeprevodna kvadratna zanka. Stranica zanke ima dolzino 5 cm. Koliksna je inducirananapetost v posamezni stranici zanke, ko se spodnja stranica zanke nahaja na razdalji10 cm od zice in je njena hitrost 3 m/s? Narisite skico in na njej oznacite polaritetoinducirane napetosti v posamezni stranici (ne pozabite oznaciti smeri toka v zici!)!V katero smer tece induciran tok?Dodatno vprasanje: Koliksen induciran tok tece v tem trenutku po zanki, ce znasanjen upor 0,1 Ω?

3. Zvocilo z maso 1 kg niha z amplitudo 10 cm na vzmeti z razteznostnim koeficientom500 N/m. Koliksen je nihajni cas nihanja? Zvocilo oddaja zvok s frekvenco 440 Hz.Kako se frekvenca, ki jo slisi mirujoc poslusalec, spreminja s casom? Koliksni stanjena najvecja in najmanjsa vrednost? Zvok prihaja do poslusalca v smeri nihanjazvocila. Hitrost razsirjanja zvoka po zraku pa je 340 m/s.

4. Ko pogleda potapljac proti morski gladini pod kotom 31,8 glede na pravokotnico,vidi sonce, ki je takrat pod kotom 45 nad obzorjem. Koliksen je lomni kolicnikmorske vode? Na koliksni razdalji od njega pa se nahaja riba, ki jo vidi, ce protigladini pogleda pod kotom popolnega odboja? Narisite skico! Potapljac in riba stana globini 2 m.

55

Documents

Fizika (BF, Biologija) - fiz.fmf.uni-lj.siandrejas/vaje/gradiva/bio_gradivo_za_vaje.pdf · Andreja Sarlah, UL FMF Fizika (BF, Biologija) 2014/15 1.Koliko je v 1 litru decilitrov,