VÝPOČTOVÉ ÚLOHY TROCHU INAK - ZBIERKA ÚLOH Z FYZIKY, ODPORÚČANÁ LITERATÚRA PRE CVIČENIA Z FYZIKY, VOLITEĽNÝ PREDMET V 2., 3. A 4. ROČNÍKU GYMNÁZIA

Absolvent gymnaziálneho štúdia má získať určitý súbor fyzikálnych vedomostí, má si osvojiť isté metódy práce tak, aby získané poznatky mohol použiť v ďalšom štúdiu a pri riešení praktických situácií. Tieto ciele pomáhajú plniť tiež úlohy a príklady, ktoré žiaci riešia súbežne s osvojovaním si nových poznatkov. Úlohy a príklady sa uplatňujú vo všetkých fázach vyučovacieho procesu s rôznymi didaktickými cieľmi
  • pri opakovaní a prehlbovaní poznatkov,
  • pri kontrole a hodnotení vedomostí,
  • ako úlohy v škole i na domáce práce atď.
Fyzikálne úlohy môžeme rozdeliť na dva základné typy :
  1. výpočtové
  2. problémové

Výpočtové úlohy obsahujú v zadaní číselné hodnoty fyzikálnych veličín a pri riešení okrem fyzikálneho rozboru vyžadujú i numerický výpočet. Pri riešení takéhoto typu úloh sa u žiakov objavujú problémy, a to hlavne na začiatku ich gymnaziálneho štúdia.

Predkladaná "Zbierka úloh z fyziky", materiál programu Phare, 1997, sa dosť podstatne odlišuje od doposiaľ existujúcich zbierok úloh, a to v nasledujúcich aspektoch:

  • každý príklad sa začína otázkou, alebo konštatovaním, ktoré väčšinou vychádza z praktických situácií každodenného života alebo uplatnenia fyzikálnych poznatkov v okolitom tech-nickom prostredí,
  • na riešenie úlohy navádzajú otázky, ktoré vedú postupne k uvedomeniu si problému a hlbšej fyzikálnej analýze jeho riešenia a vyjadreniu vzťahov medzi fyzikálnymi veličinami veličino-vými rovnicami.

Zbierka obsahuje 300 úloh v 30 tematických okruhoch, ktoré sú zvyčajne okruhmi pre ústne maturitné skúšky z fyziky a odporúčaná literatúra pre Cvičenia z fyziky, voliteľný predmet v 2., 3. a 4. ročníku gymnázia.

Pre porovnanie s klasickým znením úlohy uvádzam ukážku upravenej úlohy zo Zbierky úloh z fyziky pre gymnázium l. časť.

Automobil s hmotnosťou 1000 kg mal rýchlosť veľkosti 54 km.h-1. Vošiel na most s polomerom krivosti vo vertikálnej rovine v hornej časti 50 m. a) Akou veľkou tlakovou silou pôsobil automobil na vozovku na vrchole mosta? b) Je reálne, aby tlaková sila na vozovku bola nulová? Čo sa stane, ak je veľkosť rýchlosti automobilu 90 km.h-1?

Upravené znenie úlohy:

PREČO MOTOCYKLE A AUTOMOBILY PRI JAZDE V TERÉNE "SKÁČU"?
Vodič automobilu vošiel počas jazdy na vypuklý most a prechádzal ním konštantnou rýchlosťou . . .

  • Akú vzťažnú sústavu predstavuje automobil pri prejazde vypuklým mostom?
  • Nakreslite danú situáciu, zakreslite do obrázku vektory síl, ktoré na automobil pri prechode mostom pôsobia. Aké sú to sily ?
  • Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou tiažovej sily pôsobiacej na automobil a jeho hmotnosťou veličinovou rovnicou. Popíšte uvedenú rovnicu.
  • Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou odstredivej sily pôsobiacej na automobil na moste, veľkosťou rýchlosti pohybu automobilu a polomerom krivosti mosta veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
  • Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou výslednice síl pôsobiacich na automobil pri prechode cez most a veľkosťou jej zložiek veličinovou rovnicou. Popíšte a zdôvodnite uvedenú rovnicu.
  • Kde je tlaková sila, ktorou pôsobí automobil na vozovku väčšia - na vodorovnej ceste, alebo na vrchole mosta? Svoje tvrdenie zdôvodnite.
  • Vypočítajte veľkosti týchto tlakových síl v oboch miestach a porovnajte ich, ak viete, že hmotnosť automobilu je 1000 kg, na most vošiel rýchlosťou veľkosti 54 km.h-1 a polomer krivosti mosta vo vertikálnej rovine v hornej časti je 50 m .
  • Akou rýchlosťou by sa musel pohybovať automobil po moste, aby jeho tlaková sila na vozovku bola nulová?
  • Čo sa stane, ak je veľkosť rýchlosti automobilu pri prechode cez most väčšia ako v predchádzajúcej úlohe?
  • Mohla by daná situácia nastať aj pri rýchlosti automobilu 54 km.h-1? Ako by sa museli zmeniť parametre mosta?
  • Vysvetlite, prečo motocykle a automobily pri terénnych pretekoch "skáču" .
  • Ako by sa zmenili tlakové podmienky automobilu na vozovku, keby most nebol vypuklý, ale dutý?

Riešenie:

Automobil pri prejazde vypuklým mostom predstavuje neinerciálnu vzťažnú sústavu.
Fo - odstredivá sila
FG - tiažová sila
FG=mg FG - tiažová sila pôsobiaca na automobil
m - hmotnosť automobilu
g = 9,81 ms-2 - tiažové zrýchlenie
Fo - zotrvačná, odstredivá sila
m - hmotnosť automobilu
 - rýchlosť pohybu automobilu
r - polomer kružnicovej trajektórie
  Fo je zotrvačná sila pôsobiaca v neinerciálnych vzťažných sústavách.
FV = FG - Fo FV - výslednica síl pôsobiacich na automobil v najvyššom bode trajektórie jeho pohybu, jej veľkosť je daná rozdielom veľkostí tiažovej a odstredivej sily.
Veľkosť tlakovej sily, ktorou pôsobí automobil na vozovku, je väčšia na vodorovnej ceste, rovná sa veľkosti tiažovej sily pôsobiacej na automobil. Na vrchole mosta je tlaková sila rovná výslednej pôsobiacej sile na automobil, teda oproti tlakovej sile pôsobiacej na vodorovnej ceste je zmenšená o odstredivú silu.

Na vodorovnej ceste Ft = FG = mg = 1000kg . 9,81m.s-2 = 9810 N

Na vrchole mosta

Aby tlaková sila automobilu na vozovku na moste bola nulová, veľkosť odstredivej sily pôsobiacej na automobil musí byť rovná veľkosti tiažovej sily pôsobiacej na automobil

Odtiaľ pre veľkosť rýchlosti platí  = 90 km.h-1

Pri rýchlosti väčšej ako 90 km.h-1 bude odstredivá sila pôsobiaca na automobil väčšia ako tiažová sila - automobil na moste "poskočí".
Aby nastala uvedená situácia pri rýchlosti 90 km.h-1, most by musel mať menší polomer krivosti.
Pri prejazde dutým mostom by smery vektorov tiažovej a odstredivej sily boli rovnaké, veľkosť ich výslednice bude daná súčtom ich veľkostí. Tlaková sila automobilu na vozovku sa zväčší.


Vzhľadom na to, že Zbierka úloh z fyziky vyšla v náklade 500ks a súčasne je pre prípad-ných záujemcov nedostupná, ponúkam tu jej elektronickú verziu v jednotlivých kapitolách.

OBSAH

  1. Kinematika
  2. Dynamika
  3. Mechanika tuhého telesa
  4. Mechanika kvapalín a plynov
  5. Fyzikálne polia
  6. Pohyby telies v gravitačnom a elektrickom poli
  7. Zákony zachovania vo fyzike
  8. Druhy energie a ich vzájomné premeny
  9. Základné pojmy molekulovo kinetickej teórie látok
  10. Štruktúra a vlastnosti plynov
  11. Štruktúra a vlastnosti pevných látok
  12. Štruktúra a vlastnosti kvapalín
  13. Obvod jednosmerného elektrického prúdu
  14. Elektrický prúd v látkach
  15. Obvod striedavého prúdu
  16. Usmerňovanie, zosilňovanie a transformácia striedavého prúdu a napätia
  17. Vzájomné pôsobenie látky a polí
  18. Elektromagnetická indukcia
  19. Kmitavý pohyb
  20. Mechanické vlnenie
  21. Elektromagnetické vlnenie
  22. Elektromagnetické žiarenie
  23. Optické zobrazovanie
  24. Základy kvantovej fyziky. Elektrónový obal atómu
  25. Vlastnosti atómového jadra a jadrové reakcie
  26. Detekcia a urýchľovanie elementárnych častíc.
    Vlastnosti elementárnych častíc
  27. Základné princípy špeciálnej teórie relativity
  28. Základné poznatky astrofyziky
  29. Meranie vo fyzike
  30. Skladanie a rozkladanie síl

Použitá literatúra

Baláž, P.: Zbierka úloh z fyziky. SPN, Bratislava 1969.
Hanzelik, F.a kol.: Zbierka riešených úloh z fyziky. ALFA, Bratislava 1989.
Koubek, V. a kol.: Zbierka úloh z fyziky pre gymnázium II. časť. SPN, Bratislava 1987.
Lepil, O. a kol.: Fyzika pre 3. ročník gymnázia. SPN, Bratislava 1986.
Pišút, J. a kol.: Fyzika pre 4. ročník gymnázia. SPN, Bratislava 1987.
Svoboda, E. a kol.: Fyzika pre 2. ročník gymnázia. SPN, Bratislava 1985.
Tomanová, E. a kol.: Zbierka úloh z fyziky pre gymnázium I. časť. SPN, Bratislava 1987.
Vachek, J. a kol.: Fyzika pre 1. ročník gymnázia. SPN, Bratislava 1984.

 

bude bolo

aktuality
    cd-čka    

paticka
© Projekt INFOVEK
Posledná zmena: