Cinematică, dinamică II. Experimente avansate în fizică

Recomandați documente

Cinematică, dinamică II. Experimente avansate

Fizica 11-12. Autor: Rapavi Róbert Recenzat de Gavlikné Kis Anita Kiskunhalas, 31 decembrie 2014.

Fizica 11-12. FAPT

Cinematică, dinamică II.

1 oră Măsurarea greutății

Memento Conceptul unui corp rigid: Dacă întinderea unui corp nu poate fi ignorată în timpul mișcării sale, nu poate fi considerată un corp asemănător unui punct. În acest caz, vorbim despre un corp rigid. Într-un sens general, putem vorbi despre un corp rigid dacă distanța dintre oricare două puncte de pe corp este constantă. Corpul rigid poate efectua două tipuri de mișcare: mișcare înainte (translație) și mișcare de rotație (rotație). Condiția pentru echilibrul unui corp rigid este ca rezultatul forțelor care acționează asupra acestuia să fie zero, iar rezultatul cuplurilor forțelor care acționează asupra acestuia trebuie să fie și zero: ∑ 𝐹𝑖 = 0 é𝑠 ∑ 𝐹𝑖 ∙ 𝑘𝑖 = 0 Cuplul (M) este forța (F) și produsul brațului de forță al lui (k): M = F ∙ k. Prin braț de forță se înțelege distanța liniei de acțiune a forței de la axa de rotație (punctul de rotație). Dacă corpul rigid este afectat de o pereche de forțe, atunci cuplul perechii de forțe este: M = F ∙ d. (Unde d este distanța perechii de forțe.) Cuplului i se atribuie un semn, astfel încât direcția de rotație în sensul acelor de ceasornic să aibă un rezultat negativ, în timp ce direcția de rotație în sens invers acelor de ceasornic are ca rezultat un semn pozitiv al cuplului. Enumerați mașinile simple a căror funcționare se bazează pe cuplu. Ce sunt ascensoare cu două brațe și care sunt ascensoare cu două brațe? . . . Descrieți modul în care funcționează fiecare dintre aceste dispozitive!

Școala gimnazială reformată Áron Szilády, Kiskunhalas

Fizica 11-12. FAPT

Cinematică, dinamică II.

Lista echipamentelor și materialelor Bara de lemn puțin mai lungă de 1 m cu o cântare de cântare cm (masă digitală sau contor de forță cu arc) cu cârlig de corp de masă necunoscută care depășește domeniul de cântărire al balanței

Descriere, fenomen, experiență a experimentului Susțineți un capăt al barei cu o pană și celălalt capăt cu o pană așezată pe balanța digitală, astfel încât distanța dintre cele două suporturi să fie exact de 1 m. Apoi agățați masa necunoscută pe tijă, la patru distanțe diferite de capăt. Citiți valorile afișate pe balanță și masați-le împreună cu distanțele. Pe baza datelor, se determină magnitudinea masei necunoscute!

Școala gimnazială reformată Áron Szilády, Kiskunhalas

Fizica 11-12. FAPT

Cinematică, dinamică II.

Încercați să determinați ce erori pot apărea în timpul măsurării! . .

Curiozități, adăugiri, întrebări de gândire Dacă există n melci în picioare și n în mișcare, atunci forța de echilibrare este: 𝐹 =

Cablurile de sârmă ale macaralelor sunt ghidate printr-un astfel de ansamblu. Burghie arhimedeană Instalarea fiecărei noi burghie în mișcare înjumătățește forța. Dacă numărul viermilor în mișcare este n, atunci forța de menținere este: 𝐹 =

Temă Sarcină de absolvire la nivel avansat Mai 2013 (modificat) O scară cu o greutate de m = 10 kg este sprijinită oblic de perete. Coeficientul de frecare dintre scară și sol este de 0,4. Fricțiunea dintre scară și perete este neglijabilă. (Centrul de greutate al scării este jumătate din lungime.) A) Realizați o diagramă care să prezinte forțele care acționează asupra scării. În ce unghi poate fi sprijinită scara goală de perete fără a aluneca? b) Scara este sprijinită de perete la un unghi de 60 ° față de orizontală. Pentru o fracțiune din lungimea sa, poate un bărbat de 75 kg să se urce pe ea înainte ca scara să alunece? Soluţie:

Literatura utilizată http://ecseri.puskas.hu/oktseged/prezentaciok/mechanika http: //oktatás.hu

Școala gimnazială reformată Áron Szilády, Kiskunhalas

Fizica 11-12. FAPT

Cinematică, dinamică II.

2 ore Examinarea jetului de apă care se scurge din partea sticlei

Memento Aruncarea orizontală este o mișcare orizontală uniformă 𝑥 = 𝑣0 ∙ 𝑡 și cădere liberă verticală 𝑦 = 𝑦0 -

rezultat. Pentru componentele vitezei orizontale și verticale: 𝑣𝑥 = 𝑣0 și 𝑣𝑦 = −𝑔 ∙ 𝑡. Viteza unui corp este rezultatul vector al componentelor a căror magnitudine este 𝑣 = √𝑣𝑥2 + 𝑣𝑦2, a cărei direcție este întotdeauna tangentă la traiectorie. Forma orbitei este o jumătate de parabolă cu deschidere descendentă cu ecuația: 𝑔 𝑦 = 𝑦0 - ∙ 𝑥2. 2 ∙ 𝑣0

Lista de instrumente și materiale min. Sticlă de plastic de 2 l, cu o gaură mică în apă, jumătate de tavă cu margini înalte, înălțime de 10-15 cm, podium cu bandă măsurată pâlnie aparat foto digital conectat la un trepied și computer și atașat la o imprimantă

Descriere, fenomen, experiență a experimentului Faceți trei marcaje pe sticlă cu ajutorul benzii izolatoare. La trei sferturi, jumătate unde este gaura și un sfert. Așezați tava pe partea orientată spre gaură și sigilați gaura cu bandă izolatoare. Configurați camera digitală astfel încât să puteți face fotografii bune ale apei care curge din lateral. Umpleți cu apă. Scoateți banda de etanșare care etanșează gaura și faceți o fotografie când nivelul apei atinge semnul superior. să încercăm să facem mai multe poze! Asigurați-vă că atât sticla, cât și jetul de apă care intră în tavă sunt complet vizibile în fotografie.

Școala gimnazială reformată Áron Szilády, Kiskunhalas

Fizica 11-12. FAPT

Cinematică, dinamică II.

Tipărim cele mai bune trei imagini și folosim fotografii pentru a demonstra editând că orbita jetului de apă este o parabolă! Folosiți fotografiile (deplasarea orizontală) și măsurarea (deplasarea verticală) pentru a determina viteza jetului de apă care iese! Desenați direcția vitezei instantanee a jetului de apă la înălțimea sfertului inferior marcat pe sticlă și demonstrați prin raportul componentelor orizontale și verticale ale vectorului vitezei că componenta orizontală a vitezei jetului este egală cu viteza pe care ar primi-o un corp liber.diferența de înălțime între suprafața apei din sticlă și deschiderea din partea laterală a sticlei! Când verificați afirmația, profitați de faptul că distanța dintre marcajele adiacente este aceeași! Comparați valoarea componentei de viteză orizontală calculată folosind fotografiile cu valoarea obținută prin editare și căutați o explicație pentru orice discrepanță.!

Școala gimnazială reformată Áron Szilády, Kiskunhalas

Fizica 11-12. FAPT

Cinematică, dinamică II.

Curiozități, adăugiri, întrebări care provoacă gânduri

Punctul de plecare al aruncării este originea sistemului de coordonate, planul aruncării este planul x - y împărțit la componentele vitezei inițiale: orizontal: o linie dreaptă cu mișcare uniformă 𝑣 = á𝑙𝑙. ⇒ 𝑣𝑥 = 𝑣0 ∙ cos 𝛼 𝑠 = 𝑣 ∙ 𝑡 ⇒ 𝑥 = 𝑣0 ∙ cos 𝛼 ∙ 𝑡 vertical: linia dreaptă schimbând uniform (decelerarea) mișcării 𝑣 = 𝑣0 - 𝑎 ∙ 𝑡 ⇒ 𝑣𝑦 = 𝑣0 ∙ sin 𝛼 - 𝑔 ∙ 𝑡 𝑠 = 𝑣0 ∙ 𝑡 - unde 𝑔 = 10

𝑎 2 𝑔 ∙ 𝑡 ⇒ 𝑣𝑦 = 𝑣0 ∙ sin 𝛼 ∙ 𝑡 - ∙ 𝑡 2 2 2

Deplasările maxime măsurate în fiecare direcție și timpul de aruncare: 𝑠𝑥, 𝑚𝑎𝑥 =

Temele Ce factori influențează mișcarea unui corp înclinat? Uită-te la modul în care apar aceste efecte în diferite aruncări și cum încearcă să le reducă? De ce a existat o concepție greșită în romanul Călătorie pe Lună al lui Jules Verne? De ce este propulsia cu rachete mai avantajoasă decât tragerea cu tunul? Referințe http://fft.szie.hu/fizika/fiz-kerteszmernok/1011/nappali/kerteszea2-10-11.pdf http://oktatas.gov.hu

Școala gimnazială reformată Áron Szilády, Kiskunhalas

Fizica 11-12. FAPT

Cinematică, dinamică II.

Ora 3 Măsurați viteza sunetului cu undele staționare

Școala gimnazială reformată Áron Szilády, Kiskunhalas

Fizica 11-12. FAPT

Cinematică, dinamică II.

• dacă este fixat un singur capăt, atunci se pot forma unde staționare pe linie astfel încât lungimea liniei să fie un multiplu impar al sfertului de lungime de undă, adică: 𝑙 = (2𝑛 - 1) ∙

În cele de mai sus, λn este lungimea de undă a posibilelor valuri staționare.

Cilindru mare din plastic sau sticlă închis la un capăt al dispozitivului și lista materialelor Deschis la ambele capete, la scara cm, tub de plastic care se potrivește în cilindrul mare cu numărul de vibrații cunoscut al furcilor (3 buc)

bandă măsură apă, eventual, stand Bunsen

Descrierea experimentului, fenomen, experiență Umpleți cilindrul cu apă! Scufundați tubul de plastic cu o cântare pe partea laterală în apă. Coloana de aer din conductă este închisă de apă de jos, astfel încât lungimea coloanei de aer (distanța dintre vârful conductei și nivelul apei) poate fi schimbată după cum doriți, ridicând și coborând conducta. Țineți furca vibratoare peste capătul liber al tubului. Ridicând tubul complet scufundat în apă, observăm când sunetul sonor este amplificat. Înălțimea coloanei de aer la volumul maxim (deci diferența dintre marginea superioară a țevii și nivelul apei cilindrului) trebuie măsurată. Apoi continuați să ridicați tubul în a doua poziție de rezonanță și măsurați din nou lungimea coloanei de aer din tubul interior. (Măsurarea poate fi facilitată prin faptul că nu țineți tubul în mână, ci îl atașați la un raft Bunsen cu un suport de balon., Astfel încât lungimea coloanei de aer va fi de una sau de trei ori lungimea de undă a unui sfert, iar măsurătorile noastre sunt tabelată și viteza sunetului în aer este calculată pe baza lor! f (Hz)

Școala gimnazială reformată Áron Szilády, Kiskunhalas

Fizica 11-12. FAPT

Cinematică, dinamică II.

Efectuați un calcul al erorii și aflați ce poate fi cauzat eroarea de măsurare! . . .

Curiozități, adăugiri, întrebări pentru gândire Sarcină de absolvire la nivel avansat Mai 2008 (modificat) Am format unde staționare cu o frecvență de 10 Hz pe o frânghie lungă de 7 m, fixată la un capăt și liberă la celălalt capăt. Împreună cu punctul final, au fost create 4 noduri. a) Faceți un desen! Care este lungimea de undă? b) Cu ce viteză se propagă undele în frânghie? c) Care este distanța dintre un nod și un loc de umflare adiacent? Soluţie:

Tema Aflați care sunt imaginile cu pulbere ale lui Chladni! Literatura utilizată http://www.muszeroldal.hu/measurenotes/hullamtan.pdf http: //oktatás.hu

Școala gimnazială reformată Áron Szilády, Kiskunhalas

Fizica 11-12. FAPT

Cinematică, dinamică II.

4 ore Determinarea capacității termice specifice (căldura specifică) a unui material solid (aluminiu)

Memento Materialele cu stări diferite își schimbă temperatura sau starea pe măsură ce se apropie de căldură. În primul caz, căldura raportată (Q) este proporțională cu masa materialului (m) și schimbarea temperaturii (Δt). Factorul de proporționalitate este căldura specifică (c). 𝑄 = 𝑐 ∙ 𝑚 ∙ Δ𝑇 [𝑐] =

Produsul căldurii și masei specifice se numește capacitate termică (C). În cazul gazelor, la un volum constant sau transferul de căldură la presiune constantă implică căldură specifică diferită. 𝑐𝑝 - 𝑐𝑣 =

Unde R = 8.314 J/mol ∙ K, constanta universală a gazului, M este masa molară a gazului dat. Schimbarea de stare este descrisă de relația Q = L ∙ m, unde L este căldura de fuziune, căldura de fierbere, căldura eliberată în timpul condensării și căldura cristalizării (în funcție de direcția procesului și de schimbarea stării). Este important ca în timpul unei schimbări de stare, temperatura să rămână neschimbată până când întreaga cantitate de material este transferată în noua stare. Formulați termodinamica I și II în mai multe moduri. teorema principală! . . . . . . Cum sună a treia lege a termodinamicii? . .

Școala gimnazială reformată Áron Szilády, Kiskunhalas

Fizica 11-12. FAPT

Cinematică, dinamică II.

Interpretează fiecare secțiune a graficului de mai sus!

Lista aparatelor și a materialelor Calorimetrul capacității de căldură cunoscute cu capac și mixer

atât termometru, cât și termometru de cameră

piese din aluminiu (de ex. șuruburi)

Siguranța muncii Nu există reguli speciale de siguranță muncii în timpul măsurării. Aveți grijă dacă apa este prea fierbinte!

Școala gimnazială reformată Áron Szilády, Kiskunhalas

Fizica 11-12. FAPT

Cinematică, dinamică II.

Descrierea experimentului, fenomen, experiență

Se cântărește calorimetrul măsurat în stare uscată cu capac, agitator și termometru. Calorimetrul este setat la aprox. Se cântărește din nou până la trei sferturi pline cu apă fierbinte. Pe baza celor două rezultate ale măsurătorilor, masa de apă umplută în calorimetru poate fi determinată cu acuratețe. Pe termometrul de cameră, citiți temperatura camerei și apoi măsurați din piesele metalice uscate la temperatura camerei timp de aprox. de două ori mai mult decât masa de apă din calorimetru. Greutatea aluminiului nu trebuie să fie exact de două ori mai mare decât cea a apei, dar măsurarea în sine se face exact! După ce vă asigurați că temperatura calorimetrului s-a stabilizat, citiți temperatura apei calde din calorimetru pe termometru. Așezați bucățile de metal uscat cântărite la temperatura camerei în calorimetru. După agitarea timp de câteva minute, noua temperatură se va seta. Citiți din nou termometrul. Căldura specifică a aluminiului este determinată pe baza datelor măsurate despre greutate și temperatură. Calculul poate fi efectuat după cum urmează: 𝐶 ∙ (𝑡𝑣 - 𝑡𝑘) + 𝑐𝑣 ∙ 𝑚𝑣 ∙ (𝑡𝑣 - 𝑡𝑘) = 𝑐 ∙ 𝑚 (𝑡𝑘 - 𝑡). 𝑘𝐽

Unde C este capacitatea calorică cunoscută a calorimetrului, se cunoaște căldura specifică a apei (4,18 𝑘𝑔 ∙ ° 𝐶), víz apa fierbinte, temperature temperatura camerei, temperature temperatura comună a apei și a aluminiului, 𝑚𝑣 apă, 𝑚 masa aluminiului, 𝑐 greutatea specifică a aluminiului care urmează să fie determinată. Aceasta este convertită în 𝑐: 𝑐 =

Școala gimnazială reformată Áron Szilády, Kiskunhalas

Fizica 11-12. FAPT

Cinematică, dinamică II.

Valoarea specifică a căldurii obținute va diferi cu siguranță de datele din literatură. Ce ar fi putut face ca măsurarea să fie inexactă?

Curiozități, adăugiri, întrebări pentru reflecție Tabelele de obicei nu conțin coeficientul de expansiune termică volumetrică a celui mai important lichid din viața noastră, apa. Acest lucru se datorează comportamentului excepțional de dilatare termică a apei. Acest lucru se datorează faptului că în timpul încălzirii, apa nu se extinde numai de la 0 ° C la 4 ° C, ci chiar se contractă. Nici expansiunea termică a apei la temperaturi mai ridicate nu este liniară (nu urmează o proporționalitate directă). Apa nu urmează comportamentul majorității lichidelor atunci când este înghețată, adică nu se contractă atunci când îngheață, ci se extinde, astfel încât gheața este mai ușoară (mai puțin densă) decât apa. În cazul apei curate, scăderea densității în timpul înghețului este de 8%, ceea ce reprezintă o valoare foarte mare.

Volumul de 1 kg de apă în funcție de temperatura de la 0 ° C la 10 ° C Diferența dintre temperatură și cantitatea de căldură a fost făcută pentru prima dată de Joseph Black în jurul anului 1760. (Interesant este că cel mai excelent discipol al lui Black a fost James Watt, perfectorul motorului cu aburi.) Lucrarea lui Black se datorează apariției conceptelor de bază ale termodinamicii precum cantitatea de căldură, căldura specifică, căldura fierbinte, căldura topită și căldura evaporativă. Negrul credea că căldura era ceva lichid, fluid, substanță pe care fiecare corp o conținea. El a numit acest lichid termic „caloricum”. Școala gimnazială reformată Áron Szilády, Kiskunhalas

Fizica 11-12. FAPT

Cinematică, dinamică II.

Ideile lui Black despre această substanță termică pot fi rezumate după cum urmează: Caloricum este un fluid flexibil, un fluid ale cărui părți se resping reciproc, în timp ce părți din materia obișnuită le atrag într-un mod care depinde de calitatea și starea materialului. Acest fluid nu poate fi distrus sau creat, deci este supus aceleiași legi a supraviețuirii ca și materia obișnuită, în care caloricul poate fi prezent atât în moduri perceptibile, cât și latente. În acest caz, substanța termică se formează în jurul unui compus chimic cu substanța obișnuită. Este lăudabil cât de clar a văzut sângerosul fizician experimental Black că teoria caloricului era doar o ipoteză, deoarece nimeni nu putea observa singur fluidul termic. Teoria s-a dovedit atât de utilă, încât mulți oameni au acceptat ulterior existența fluidului termic ca fapt. Negrul a determinat unitatea de caloric (în limbajul de azi, cantitatea de căldură), caloria.

Temă Sarcină de absolvire avansată octombrie 2012 (modificat) O bilă de fier cu o greutate de 0,3 kg este aruncată de la o înălțime de 1 metru pe o placă de cupru cu o greutate de 0,2 kg, pe care se oprește după câteva cosuri. Când mingea începe, cele două metale au aceeași temperatură. Sistemul se află într-un rezervor de vid izolat termic. Cât crește după atingerea soldului

este temperatura bilei de fier? (cupru = 385 𝑘𝑔 ∙ ° 𝐶, cvas = 460 𝑘𝑔 ∙ ° 𝐶, g = 10 𝑠2) Soluție:

Literatura utilizată http://tudasbazis.sulinet.hu/hu/termeszettudomanyok/fizika/fizika-10-evurss/a-hoenergia-es-afajho/kiegeszites-a-hoenergiahoz http://tudasbazis.sulinet.hu/hu/termeszettudomanyok/physics/physics-10-course/fluids-hotagulasa/a-vizkiveteles-hotagulasi-behavedese http://oktatas.hu

Școala gimnazială reformată Áron Szilády, Kiskunhalas