ŽERIAV A ZDVÍHANIE BREMENA

Na veľkých stavbách je nevyhnutným pomocníkom stavebný žeriav. Pomocou neho sú prenášané bremená s hmotnosťami niekoľko desiatok ton . . .

• Nakreslite schematicky zdvíhanie bremena pomocou žeriavu. Zakreslite do obrázku vektory všetkých síl, ktoré pri zdvíhaní na bremeno pôsobia.
• Porovnajte veľkosti síl pôsobiacich na bremeno, ak je zdvíhané rovnomerným priamočiarym pohybom. Zapíšte toto porovnanie veličinovou rovnicou.
• Vysvetlite zdvíhanie bremena z hľadiska súvislosti medzi prácou a energiou. Aká sila koná prácu pri zdvíhaní bremena? Čo získava energiu pri zdvíhaní bremena? Akú formu energie?
• Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou vykonanej práce, pôsobiacou silou a dráhou, po ktorej sila pôsobí, veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Porovnajte veľkosť vykonanej práce silou, ktorá zdvíha bremeno s veľkosťou získanej energie bremenom . Zapíšte toto porovnanie veličinovou rovnicou.
• Vypočítajte veľkosť vykonanej práce, ak žeriav zdvíha bremeno s hmotnosťou 12000 kg do výšky 9 m.
• Vyjadrite vzťah medzi účinnosťou, príkonom a výkonom zariadenia veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vzťah medzi výkonom zariadenia, vykonanou prácou a časom, za ktorý túto prácu zariadenie vykoná, veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Za aký čas zdvihne žeriav toto bremeno do danej výšky, ak jeho elektromotor má príkon 9 kW a účinnosť celého zariadenia je 65,4 %?

8.2

PREČO SA PRI PRUDKOM BRZDENÍ ZOHRIEVAJÚ KOLESÁ AUTOMOBILU?

Zložitosť dopravných situácii niekedy vyžaduje dobrú reakciu vodiča a v neposlednej miere kvalitné brzdy . . .

• Vysvetlite, na akom princípe pracuje brzdový systém osobných automobilov.
• Akú energiu má automobil v pohybe? Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou tejto energie a veľkosťou rýchlosti pohybu automobilu veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vysvetlite brzdenie automobilu z hľadiska zákona zachovania energie. Na akú energiu sa zmení energia pohybujúceho sa automobilu?
• Pri brzdení je potrebné vykonať prácu na zastavenie pohybu automobilu. Aké sily túto prácu konajú? Kde tieto sily pôsobia?
• Ako sa prejaví táto práca na brzdových diskoch a pneumatikách automobilu?
• Porovnajte veľkosť tejto práce s energiou automobilu v pohybe.
• Vypočítajte, ako sa zmení vnútorná energia brzdových diskov a pneumatík automobilu, keď auto s hmotnosťou 900 kg ide po vodorovnej ceste rýchlosťou veľkosti 80 km.h^-1 a náhle zabrzdí.

8.3

NAČO JE NA KONCI ZAVLAŽOVACEJ HADICE TRYSKA?

Zavlažovacia hadica býva spravidla zakončená zúženým miestom - tryskou, aby voda z nej striekala . . .

• Nakreslite zavlažovaciu hadicu s tryskou, vyznačte v obrázku vektory rýchlosti prúdiacej vody vo vnútri hadice a v okamihu vystreknutia z hadice.
• Z akých foriem energií pozostáva celková energia prúdiacej vody v zavlažovacej hadici?
• Vyjadrite vzťah medzi tlakovou energiou jednotkového objemu prúdiacej kvapaliny a jej tlakom veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vzťah medzi pohybovou energiou jednotkového objemu prúdiacej kvapaliny a veľkosťou rýchlosti jej pohybu veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Akú energiu má voda vystrekujúca z hadice? Svoje tvrdenie zdôvodnite.
• Porovnajte veľkosť celkovej energie prúdiacej kvapaliny vo vnútri hadice a v okamihu vystreknutia kvapaliny z hadice. Zapíšte toto porovnanie veličinovou rovnicou.
• Vypočítajte, akou veľkou rýchlosťou voda vystrekuje z hadice, ak vo vnútri v nej prúdi rýchlosťou veľkosti 2,24 m.s^-1 a má tlak 0,1 MPa?
• Ako súvisí veľkosť rýchlosti, ktorou voda vystrekuje z hadice s plošným obsahom prierezu trysky? Svoje tvrdenie vysvetlite.

8.4

NA SKOKANSKOM MOSTÍKU SA CHLAPEC ROZBEHOL

Chlapec skočil do vody z mostíka tak, že sa rozbehol a padal smerom do bazéna . . .

• Nakreslite danú situáciu, vyznačte do obrázku vektor okamžitej rýchlosti pohybu chlapca v okamihu, keď opúšťal skokanský mostík.
• Akým pohybom sa pohyboval chlapec po opustení skokanského mostíka? Zakreslite do obrázku trajektóriu jeho pohybu.
• Z akých foriem energie pozostáva celková energia chlapca v okamihu opustenia skokanského mostíka (energiu vzhľadom na rovinu vody v bazéne)?
• Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou energie chlapca vyplývajúcej z jeho pohybu a veľkosťou rýchlosti jeho pohybu veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou energie vyplývajúcej z polohy chlapca nad rovinou vody v bazéne a výškou chlapca nad hladinou vody v bazéne veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Akú energiu mal chlapec v okamihu dopadu do vody v bazéne? Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou tejto energie a veľkosťou rýchlosti pohybu chlapca v okamihu dopadu do vody veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Porovnajte veľkosti energie chlapca v okamihu opustenia skokanského mostíka a v okamihu dopadu do vody v bazéne. Zapíšte toto porovnanie veličinovou rovnicou.
• Vypočítajte energiu chlapca pri dopade do vody v bazéne, ak jeho hmotnosť je 60 kg a rozbehol sa na mostíku vysokom 5 m rýchlosťou veľkosti 3 m.s^-1.
• Vypočítajte, akou veľkou rýchlosťou dopadol chlapec do vody v bazéne.

8.5

KDE VŠADE EXISTUJE KMITAVÝ POHYB?

Mechanický oscilátor sa skladá z pružiny a závažia, ktoré je na pružine zavesené. Po vychýlení z rovnovážnej polohy teleso harmonicky kmitá . . .

• Nakreslite mechanický oscilátor, vyznačte do obrázku rovnovážnu polohu a amplitúdy kmitavého pohybu závažia.
• Akú energiu má kmitajúce teleso pri prechode rovnovážnou polohou?
• Akú energiu má kmitajúce teleso v amplitúde výchylky? Čím je táto energia zapríčinená?
• Vyjadrite vzťah medzi celkovou energiou telesa kmitajúceho na pružine, tuhosťou pružiny a jeho amplitúdou výchylky veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vymenujte sily pôsobiace na teleso kmitajúce na pružine. Aká výsledná sila pôsobí na teleso pri prechode rovnovážnou polohou? Ako sa mení veľkosť výslednej sily smerom k amplitúde?
• Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou výslednej sily pôsobiacej na teleso kmitajúce na pružine a veľkosťou jeho okamžitej výchylky veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte okamžitú výchylku, pri ktorej pôsobí na teleso sila 2,25.10^-5 N , ak celková energia telesa je 3.10^-7 J a teleso kmitá s amplitúdou výchylky 2 cm.
• Uveďte príklady praktického využitia kmitavého pohybu v technike.

8.6

JE VO VZDUCHU UKRYTÁ ENERGIA?

Vzduch je zložený z veľkého počtu rôznych molekúl, ktoré neustále poletujú okolo nás. Ich pohyb však nevnímame . . .

• Z koľkých atómov sa skladajú molekuly plynov?
• Nakreslite molekulu kyslíka. Popíšte, akým pohybom sa molekula kyslíka medzi dvoma nárazmi pohybuje a aký pohyb vykonávajú atómy, z ktorých sa molekula skladá.
• Popíšte pohyb molekuly kyslíka z energetického hľadiska. Z akých druhov energie sa skladá celková energia molekuly?
• Akým spôsobom môžeme zmeniť hodnotu celkovej energie molekuly kyslíka?
• Vyjadrite vzťah medzi strednou kvadratickou rýchlosťou pohybu molekuly plynu, jej hmotnosťou a teplotou plynu veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vzťah medzi relatívnou atómovou hmotnosťou prvku a hmotnosťou jeho atómu veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vzťah medzi hmotnosťou telesa, hmotnosťou jedného atómu a počtom atómov v telese veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte celkovú kinetickú energiu vyplývajúcu z neusporiadaného posuvného pohybu molekúl vzorky kyslíka O₂ s hmotnosťou 20 g a teplotou 20^oC.
• Je táto vypočítaná energia celkovou vnútornou energiou kyslíka? Svoje tvrdenie zdôvodnite.

8.7

KTORÁ ENERGIA SA VLASTNE PREMIEŇA NA KTORÚ?

V kmitajúcom oscilačnom obvode je energia sústredená v poli medzi platňami kondenzátora a v poli v okolí cievky . . .

• Nakreslite oscilačný obvod.
• Vysvetlite kmitanie oscilačného obvodu z energetického hľadiska.
• Vyjadrite vzťah medzi energiou elektrického poľa medzi platňami kondenzátora a elektrickým napätím medzi nimi veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vzťah medzi kapacitou kondenzátora, nábojom na jeho platniach a napätím medzi nimi veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vzťah medzi energiou magnetického poľa cievky, jej indukčnosťou a veľkosťou elektrického prúdu, ktorý cievkou prechádza, veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Kondenzátor nabijeme na napätie 10 V. Aký je elektrický náboj na jeho platniach, ak má kapacitu 20F? Aká je vtedy energia elektrického poľa kondenzátora a energia magnetického poľa cievky?
• Akú maximálnu hodnotu dosiahne elektrický prúd v obvode pri jeho kmitaní, ak cievka má indukčnosť 20 mH? Aká je vtedy energia elektrického poľa kondenzátora a energia magnetického poľa cievky?
• V reálnom oscilačnom obvode je treba brať do úvahy odpor spojovacích vodičov a vinutia cievky. Ako vplývajú na kmitanie oscilačného obvodu? Vysvetlite z hľadiska zákona zachovania energie.

8.8

AKÝ JE PRINCÍP MERACIEHO PRÍSTROJA S OTOČNOU CIEVKOU?

Jeho princíp je založený na pôsobení dvojice síl na cievku s prúdom v magnetickom poli . . .

• Nakreslite a popíšte schému meracieho prístroja s otočnou cievkou.
• Aké sily pôsobia na cievku s prúdom v magnetickom poli permanentného magnetu? Svoje tvrdenie zdôvodnite.
• Ako súvisí veľkosť týchto síl s veľkosťou elektrického prúdu v cievke? Svoje tvrdenie zdôvodnite.
• Čo zabezpečuje návrat cievky do pôvodnej polohy?
• Aká premena energie nastáva pri vychyľovaní cievky z rovnovážnej polohy a pri návrate do nej naspäť?
• Vyjadrite vzťah medzi energiou magnetického poľa cievky, jej indukčnosťou a veľkosťou elektrického prúdu, ktorý cievkou prechádza, veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou magnetického indukčného toku cievkou a veľkosťou elektrického prúdu, ktorý cievkou prechádza, veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte indukčnosť cievky, ak pri elektrickom prúde 1A je jej magnetický indukčný tok 0,12 Wb.
• Akú energiu má jej magnetické pole pri danom prúde?

8.9

VIETE, ČO JE TO ENERGETICKÉ KVANTUM?

Podľa Einsteinovej teórie energia žiarenia sa skladá z konečného počtu v priestore lokalizovaných kvánt, z ktorých každé má svoju energiu a hybnosť . . .

• Vysvetlite uvoľňovanie elektrónov z povrchu kovu z hľadiska Einsteinovej teórie fotoelektrického javu.
• Vyjadrite vzťah medzi energiou jedného energetického kvanta a frekvenciou žiarenia veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vzťah medzi vlnovou dĺžkou žiarenia a jeho frekvenciou veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite zákon zachovania energie pre fotoelektrický jav veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vzťah medzi kinetickou energiou telesa a veľkosťou jeho rýchlosti veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Z povrchu sodíka spôsobí uvoľnenie elektrónov ultrafialové žiarenie. Vypočítajte energiu jeho energetických kvánt, ak toto žiarenie má vlnovú dĺžku 300 nm.
• Vyjadrite vzťah medzi jednotkami energie Joule a elektrónvolt.
• S akou rýchlosťou budú elektróny vystupovať z povrchu sodíka, ak jeho výstupná práca je 2,1 eV?

8.10

JE ANIHILÁCIA ANIHILÁCIOU?

Pri zrážkach elektrónov s pozitrónmi dochádza k tzv. anihilácii hmoty. Toto je pojem používaný v populárnej literatúre . . .

• Vysvetlite význam pojmu anihilácia hmoty. Zdôvodnite správnosť použitia tohto pojmu.
• Vysvetlite zrážku elektrónu s pozitrónom z hľadiska zákona zachovania energie. Využite pri vysvetlení súvislosť medzi hmotou a energiou podľa A. Einsteina.
• Vyjadrite vzťah medzi energiou jedného energetického kvanta a frekvenciou žiarenia veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Akú energiu budú mať fotóny vzniknuté pri zrážke pomalého pozitrónu s atómovým elektrónom, ak pri reakcii vzniknú dva fotóny žiarenia?

späť