KDE SÚ PRÍČINY PRÍLIVU A ODLIVU?

Gravitačná sila pôsobí medzi hmotnými objektmi bez rozdielu skupenstva látky. Pôsobí aj medzi Mesiacom a morskou vodou na Zemi. Ak sú výrazné rozdiely v hmotnosti obidvoch objektov, môže sa vplyv gravitačnej sily na niektorý prejaviť a na druhý nie . . .

• Od čoho závisí veľkosť gravitačnej sily pôsobiacej medzi dvoma hmotnými objektmi?
• Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou gravitačnej sily pôsobiacej medzi dvoma hmotnými objektmi a ich hmotnosťami veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vzťah medzi hmotnosťou telesa, jeho objemom a hustotou látky, z ktorej je teleso veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte veľkosť gravitačnej sily, ktorá pôsobí medzi Mesiacom a 1 m³ morskej vody na Zemi, ak hustota morskej vody je 1030 kg.m^-3 a polomer obežnej trajektórie Mesiaca okolo Zeme je približne 384100 km.
• Ako vplýva táto gravitačná sila na masy morskej vody na Zemi?
• Ako ovplyvňuje gravitačná sila pôsobiaca medzi Mesiacom a Zemou trajektóriu pohybu Mesiaca okolo Zeme?

5.2

AKO SÚVISÍ NADMORSKÁ VÝŠKA A VRCHOLOVÉ VÝKONY ŠPORTOVCOV?

Gravitačná sila pôsobí medzi hmotnými objektmi. Jej veľkosť okrem iného závisí od vzdialenosti hmotných objektov . . .

• Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou gravitačnej sily pôsobiacej medzi dvoma hmotnými objektmi a ich hmotnosťami veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Ktorou veličinou charakterizujeme silové pôsobenie v danom mieste gravitačného poľa na teleso s hmotnosťou 1 kg? Napíšte definičný vzťah tejto veličiny.
• Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou intenzity gravitačného poľa telesa, jeho hmotnosťou a vzdialenosťou od telesa, ktoré dané pole vytvára, veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Určte veľkosť intenzity gravitačného poľa Zeme vo vzdialenosti dvojnásobku a trojnásobku polomeru Zeme od jej povrchu, ak intenzita gravitačného poľa Zeme pri jej povrchu je približne 10 N.kg^-1.
• Na ktorých miestach na povrchu Zeme podávajú športovci najlepšie vrcholové výkony? Svoje tvrdenie odôvodnite.

5.3

ČO SA DEJE PRI CESTOVANÍ ZO ZEME NA MESIAC?

Pri cestovaní zo Zeme na Mesiac sa pohybujeme v gravitačných poliach dvoch objektov. Od jedného sa vzďaľujeme a k druhému sa približujeme . . .

• Nakreslite danú situáciu, zakreslite do obrázku vektory gravitačných síl, ktoré pôsobia na hmotný objekt nachádzajúci sa medzi Mesiacom a Zemou.
• Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou gravitačnej sily pôsobiacej medzi dvoma hmotnými telesami a ich vzájomnou vzdialenosťou veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Konkretizujte predchádzajúci vzťah pre Zem a teleso s hmotnosťou m, ktoré sa nachádza medzi Zemou a Mesiacom.
• Konkretizujte prechádzajúci vzťah pre Mesiac a teleso s hmotnosťou m, ktoré sa nachádza medzi Zemou a Mesiacom.
• Ako sa menia veľkosti týchto gravitačných síl s rastúcou vzdialenosťou objektu od Zeme? Svoje tvrdenie zdôvodnite.
• Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou výslednice takto pôsobiacich síl na teleso a veľkosťami jej zložiek veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• V určitej vzdialenosti od povrchu Zeme sú tieto gravitačné sily rovnako veľké. Akú veľkosť má ich výslednica? Ako sa nazýva takýto stav objektov?
• V akej vzdialenosti od stredu Mesiaca sa nachádza spomínané miesto, ak vieme, že stred Mesiaca od stredu Zeme je vzdialený 348000 km a hmotnosť Zeme je 81-krát väčšia ako hmotnosť Mesiaca?
• Popíšte, ako sa v tomto mieste správajú všetky telesá vrátane ľudí v kozmickej lodi.

5.4

KTORÁ SILA VYHRÁVA V ATÓME VODÍKA?

Podľa modelu atómu vodíka dánskeho fyzika Nielsa Bohra, sa tento skladá z protónu, okolo ktorého obieha po kružnicovej trajektórii elektrón . . .

• Nakreslite Bohrov model atómu vodíka, zakreslite do obrázku vektory všetkých síl, ktoré medzi protónom a elektrónom pôsobia (uvedomte si, že protón aj elektrón sú hmotné častice s elektrickým nábojom).
• Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou gravitačnej sily pôsobiacej medzi dvoma hmotnými objektmi a ich vzájomnou vzdialenosťou veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou elektrickej sily pôsobiacej medzi dvoma časticami s elektrickým nábojom a ich vzájomnou vzdialenosťou veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte veľkosti týchto síl, ak polomer kružnicovej trajektórie elektrónu je podľa Bohra 0,53.10^-10 m.
• Koľkokrát je veľkosť jednej sily väčšia ako veľkosť druhej?
• Porovnajte veľkosti týchto síl a rozhodnite, ktoré silové pôsobenie medzi časticami môžeme v atóme zanedbať.

5.5

MÔŽE BYŤ INTENZITA ELEKTRICKÉHO POĹA V OKOLÍ ČASTÍC S NÁBOJOM NULOVÁ?

Elektrické polia susedných častíc s elektrickým nábojom sa skladajú. Medzi dvoma časticami s elektrickým nábojom súhlasného, napríklad kladného znamienka . . .

• Nakreslite danú situáciu, zakreslite do obrázku v jednom bode na spojnici častíc vektory intenzity obidvoch elektrických polí.
• Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou vektora intenzity elektrického poľa v okolí bodového elektrického náboja a vzdialenosťou od tohto náboja veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou výslednej intenzity elektrického poľa a jej zložkami podľa obrázku veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Predstavte si, že elektrické náboje obidvoch častíc sú rovnako veľké. Porovnajte veľkosti intenzít ich elektrických polí v strede na ich spojnici. Akú veľkosť nadobudne výsledná intenzita elektrického poľa?
• Vypočítajte, v ktorom mieste na spojnici častíc s elektrickým nábojom bude intenzita elektrického poľa nulová, ak častice majú elektrický náboj +2.10^-8 C a +8.10^-8C a sú vo vákuu uložené vo vzdialenosti 21 cm.
• Ako sa zmení celá situácia, ak elektrické náboje častíc budú opačného znamienka? Nakreslite danú situáciu, vyznačte na spojnici častíc vektory intenzity.
• Kde je treba hľadať miesto, kde výsledná intenzita elektrického poľa bude nadobúdať nulovú hodnotu? Svoje tvrdenie overte v obrázku.

5.6

AKÁ JE FUNKCIA FYZIKÁLNEHO POĽA V TELEVÍZNEJ OBRAZOVKE?

Body na televíznej obrazovke rozsvecujú elektróny, ktoré na ňu dopadajú veľkou rýchlosťou. Túto získajú pri pohybe v homogénnom elektrickom poli . . .

• Nakreslite homogénne elektrické pole a v ňom pri zápornej platni voľný elektrón. Zakreslite do obrázku vektory elektrických síl, ktoré na daný elektrón v homogénnom poli pôsobia.
• Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou elektrickej sily pôsobiacej medzi dvoma časticami s elektrickým nábojom a ich vzájomnou vzdialenosťou veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vzťah medzi výslednou elektrickou silou pôsobiacou na elektrón v homogénnom elektrickom poli, tvorenom dvoma rovnobežnými nabitými platňami a jej zložkami veličinovou rovnicou. Uvedenú rovnicu zdôvodnite.
• Akú veľkosť má uvedená výsledná elektrická sila pôsobiaca na elektrón v rôznych miestach homogénneho elektrického poľa? Svoje tvrdenie zdôvodnite.
• Aký pohyb koná elektrón v homogénnom elektrickom poli? Zdôvodnite.
• Vysvetlite pohyb elektrónu v homogénnom elektrickom poli z hľadiska súvislosti medzi prácou, ktorú vykonajú elektrické sily a energiou, ktorú elektrón získa.
• Vyjadrite vzťah medzi energiou, ktorú získa elektrón v homogénnom elektrickom poli a rýchlosťou jeho pohybu veličinovou rovnicou. Popíšte uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vzťah medzi prácou, ktorú vykonajú elektrické sily pri prenášaní elektrónu v homogénnom elektrickom poli a elektrickým napätím medzi dvoma bodmi, medzi ktorými bol elektrón prenesený, veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte rýchlosť dosiahnutú elektrónmi v obrazovke, ak na ich urýchlenie sa používa elektrické pole s napätím 15 kV?
• Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou rýchlosti pohybu elektrónu a časom jeho pohybu v tomto elektrickom poli veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite túto rovnicu.
• S akým zrýchlením sa pohybuje elektrón v elektrickom poli, ak daný potenciálový rozdiel prejde za čas 10^-5 s?
• Viete, akým poľom sa vychyľuje trajektória takto urýchleného elektrónu v televíznej obrazovke?

5.7

TROLEJBUSOVÉ VEDENIE JE VODIČ S PRÚDOM V MAGNETICKOM POLI

Magnetické pole je nielen v okolí permanentných magnetov, ale aj v okolí elektrických vodičov s prúdmi. Pomerne veľké elektrické prúdy prechádzajú trolejbusovým vedením, ktoré sa nachádza v magnetickom poli Zeme . . .

• Nakreslite priamy vodič trolejbusového vedenia prechádzajúci v severovýchodnom smere, ľubovoľne si zvoľte smer prúdu vo vodiči. Vyznačte v obrázku svetové strany.
• Vyznačte v obrázku polohu magnetických pólov Zeme.
• Zakreslite do obrázku vektor indukcie magnetického poľa Zeme, pre zjednodušenie jeho horizontálnu zložku.
• Vyznačte v obrázku smer vektora magnetickej sily, ktorou pôsobí magnetické pole Zeme na priamy vodič trolejbusového vedenia. Akým spôsobom určíte jeho smer?
• Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou magnetickej sily pôsobiacej na vodič s prúdom v magnetickom poli a veľkosťou prúdu vo vodiči. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte veľkosť magnetickej sily, ktorá pôsobí na desaťmetrový úsek vodiča, ak ním prechádza prúd 10³ A a veľkosť horizontálnej zložky magnetickej indukcie magnetického poľa Zeme je 2.10^-5 T.
• Môže táto sila " ohroziť " trolejbusové vedenie?

5.8

MÔŽU SA VODIČE S PRÚDOM SAMÉ PRITIAHNÚŤ?

Keďže magnetické pole je aj v okolí vodičov s prúdom, aj medzi nimi pôsobia magnetické sily. Či sú sily príťažlivé, alebo odpudivé závisí od smeru prúdov vo vodičoch . . .

• Nakreslite dva rovnobežné vodiče s prúdmi opačného smeru. Vykreslite do obrázku vektory magnetických síl, ktoré medzi nimi pôsobia.
• Umiestnite k týmto vodičom tretí, tiež s nimi rovnobežný. Smer prúdu v ňom si zvoľte ľubovoľne. Koľko magnetických síl naň bude pôsobiť?
• Zakreslite do obrázku vektory týchto síl, ak tretí vodič je umiestnený medzi prvými dvoma a ak je mimo nich. Môže byť v niektorom prípade výslednica magnetických síl pôsobiacich naň nulová? Svoje tvrdenie zdôvodnite.
• Vyjadrite vzťah medzi výslednicou síl pôsobiacich na tretí vodič a jej zložkami veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou magnetickej sily pôsobiacej medzi dvoma rovnobežnými vodičmi s prúdmi, veľkosťou prúdov vo vodičoch, ich vzájomnou vzdialenosťou a dĺžkou veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte, v akej vzdialenosti od prvých dvoch musí byť tretí vodič, aby výslednica magnetických síl pôsobiacich naň bola nulová, ak veľkosti prúdov v prvých dvoch vodičoch sú 10 A a 4 A a vodiče sú od seba vzdialené 3cm.
• Jednotka ktorej fyzikálnej veličiny je definovaná na základe vzájomného silového pôsobenia medzi dvoma vodičmi s prúdmi?

5.9

JE MAGNETICKÉ POLE SOLENOIDU HOMOGÉNNE?

Na utvorenie takmer homogénneho magnetického poľa sa používa dlhá valcová cievka - solenoid . . .

• Nakreslite valcovú cievku s prúdom, ktorého smer vyznačte v obrázku. Zakreslite do obrázku indukčné čiary magnetického poľa vo vnútri cievky a aj ich orientáciu. Zdôvodnite vyznačenú orientáciu indukčných čiar.
• Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou indukcie magnetického poľa cievky v jej osi a veľkosťou elektrického prúdu, ktorý cievkou preteká, veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vzťah medzi dĺžkou husto vinutej cievky, počtom jej závitov a priemerom drôtu, z ktorého je cievka zhotovená, veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte veľkosť prúdu, ktorý musí prechádzať cievkou, aby magnetická indukcia jej magnetického poľa mala veľkosť 2,5.10^-3 T, ak cievka je zhotovená z drôtu s priemerom 1 mm?
• Uveďte príklady využitia magnetického poľa cievky s prúdom v technickej praxi.

5.10

NA AKOM PRINCÍPE PRACUJE RÁDIOLOKÁTOR?

Rádiolokátor využíva priamočiare šírenie elektromagnetického vlnenia a jeho odraz od elektricky vodivých prekážok . . .

• Nakreslite schematicky radar, prekážku a vyznačte trajektóriu elektromagnetického vlnenia vyslaného radarom.
• Akou rýchlosťou sa šíri elektromagnetické vlnenie vo vákuu?
• Vyjadrite vzťah medzi dráhou, ktorú prejde elektromagnetické vlnenie a časom jeho šírenia veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Aká zákonitosť platí pre odraz elektromagnetického vlnenia od vodivých prekážok?
• Rádiolokáciou je možné zistiť vzdialenosť dvoch objektov. Vysvetlite princíp tejto metódy.
• Určte vzdialenosť Mesiaca od Zeme, ak sa odrazený impulz od jeho povrchu vrátil za čas 2,563 s.

späť