Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

F 11 3_gravitacija_vilnji

2,731 views

Published on

Mācību materiāls Jelgavas Vakara (maiņu) vidusskolas 11.kl. skolēniem, lai gatavotos diagnosticējošajam darbam fizikā. Tēmas: kustība gravitācijas laukā, enerģija, mehāniskās svārstības un viļņi.

Published in: Education
  • Login to see the comments

  • Be the first to like this

F 11 3_gravitacija_vilnji

  1. 1. 2 Par brīvo krišanu sauc ķermeņa kustību Zemes gravitācijas lauka iespaidā, bez sākuma ātruma un citu spēku iedarbības. • Brīvajā kritienā ķermenis pārvietojas ar brīvās krišanas paātrinājumu g  9,8 m/s2. • Brīvās krišanas paātrinājums vērsts vertikāli lejup. • Brīvās krišanas paātrinājums nedaudz atšķiras no vietas ģeogrāfiskā platuma un augstuma virs Zemes. • Uz citām planētām brīvās krišanas paātrinājums ir atšķirīgs. • Brīvās krišanas paātrinājums nav atkarīgs no krītošā ķermeņa masas. mg h
  2. 2. 3 Ķermeņa brīvo krišanu apskata, kā vienmērīgi paātrinātu taisnlīnijas kustību kuras paātrinājums a = g  9,8 m/s2 (uzdevumos a = g  10 m/s2 ) s = v0t + 0,5at2 v = v0 + at H = 0,5gt2 vai H= v = gt Taisnlīnijas kustība Brīvā krišana 2 2 gt
  3. 3. Cik liels ir brīvi krītoša ķermeņa ātrums pēc 5 s kopš kustības sākuma? t = 5 s g = 10 m/s2 v= ? v = gt v = 10 · 5 = 50 m/s Atbilde: Brīvi krītoša ķermeņa ātrums pēc 5 s kopš kustības sākuma ir 50 m/s.
  4. 4. t = 8 s g = 10 m/s2 h=? v= ? v = gt h=gt2/2 v = 10 · 8 = 80 m/s h=(10 · 82):2= 320m Atbilde: Ķermenis nokrita no 320m augstuma un ķermeņa ātrums nokrišanas brīdī bija 80m/s. Ķermeņa brīvās krišanas laiks bija 8 sekundes. a)No cik liela augstuma ķermenis krita? b)Cik liels bija ķermeņa ātrums nokrišanas brīdī?
  5. 5. Tabulā dots brīvi krītoša ķermeņa ātrums noteiktos laika momentos. a) Attēlo grafiski ātruma atkarību no laika! b) Aprēķini, cik lielu attālumu ķermenis veic novērojuma laikā! t, s 0 0,2 0,5 1 v, m/s 0 2 5 10 b) h= gt2/2 h=(10 ·12) :2=5m
  6. 6. Grafikā attēlota brīvi krītoša ķermeņa ātruma atkarība no laika. a) Cik ilgi novēroja ķermeņa brīvo krišanu? b)Cik liels ir ķermeņa ātrums punktos A un B? c) Aprēķini ķermeņa veikto ceļu eksperimenta laikā! No grafika nolasa: a)t = 6s b)vA=30m/s ; vB=50m/s c ) h= gt2/2 h=(10 ·62) :2 = 180 m
  7. 7. 8 • Ja pie zemes virsmas ķermenim piešķir ātrumu vo, kas vērsts augšup, ķermenis pārvietojas uz augšu vienmērīgi paātrināti ar paātrinājumu g. • Sasniedzot augstāko punktu, ķermenis krīt lejup. • Abos virzienos g un H ir vienāds, tāpēc vienāds arī laiks t. • Maksimālo augstumu aprēķina t – kustības laiks vienā virzienā Vertikāli augšup mesta ķermeņa kustības raksturs: 2 2 gt H 
  8. 8. Bumbu izsvieda vertikāli augšup ar ātrumu 6 m/s. a) Cik ilgi bumba kustējās augšup, un cik ilgi lejup? vo = 6 m/s g = 10 m/s2 t= ? 0 = 6 + 10t Atbilde: Bumba augšup kustējās 0,6 s, lejup 0,6 s. v = vo + gt v=0 -6 = 10t 10t = 6 t = 6/10 = 0,6 s
  9. 9. Bumbu izsvieda vertikāli augšup ar ātrumu 6 m/s. b) Cik lielā maksimālā augstumā bumba pacēlās? vo = 6 s g = 10 m/s2 t = 0,6 s H= ? H = 10 · 0,62/2 = = 1,8 m Atbilde: Bumba pacēlās 1,8 m augstumā. 2 2 gt H 
  10. 10. Horizontāli izsviesta ķermeņa kustība  Ja no augstuma h ķermeni izsviež horizontāli ar ātrumu v0, ķermenis vienlaicīgi veic 2 kustības:  vienmērīga kustība horizontālā virzienā ar ātrumu v0;  vienmērīgi paātrināta kustība vertikāli lejup (brīvā krišana)  Pārvietošanās trajektorija – parabola.
  11. 11. Horizontāli izsviesta ķermeņa kustība  Krišanas ātrums vk = gt  Krišanas augstums  Krišanas ilgums  Momentānais ātrums  Pārvietojums horizontālā virzienā l = vot 2 2 gt h  22 0 kvvv  g h t 2 
  12. 12. Galda virsma atrodas 0,75 m attālumā no grīdas. Ballistisko pistoli nostiprina horizontāli 0,5 m augstumā virs galda un horizontāli izšauj lodīti ar ātrumu v0=5 m/s. Noteikt, cik tālu no galda lodīte nokritīs uz grīdas. h1 = 0,75 m h2 = 0,5 m l = v0 t L = ? Vo = 5 m/s L = 5 x 0,5 = 2,5 m g h t 2  st 5,025,0 10 5,2 10 25,12   
  13. 13. Slīpi izsviesta ķermeņa kustība  Pacelšanās laiks = krišanas laiks  Izsviešanas ātrums = krišanas ātrums  Kustības laiks  Ceļš L = t v0 cosα  Maksimālais pacelšanās augstums g v t sin2 0  2 2 1gt h  t1 = t/2
  14. 14. 1. Keplera likums  Ikviena planēta kustās ap Sauli pa elipsi, kuras vienā fokusā atrodas Saule (elipsei ir divi fokusi). http://www.youtube.com/watch?v=tw5MvHNw0Co https://www.fizmix.lv/lat/fiztemas/speki_un_mijiedarbiba/debess_kermenu_kustiba/keplera_likumi/
  15. 15. 2. Keplera likums  Planētas savā kustībā ap Sauli pārvietojas tā, ka nogrieznis, kas savieno planētas centru ar Saules centru, vienādos brīžos pārklāj vienādus laukumus orbītas plaknē. http://www.youtube.com/watch?v=NiWK5z7z_Oc Planētai kustoties pa orbītu, tās ātrums mainās. Tuvākajā punktā (perihēlijā) Zeme kustās ātrāk (janvāris), tālākajā punktā (afēlijā) Zeme kustās lēnāk (jūlijā).
  16. 16. 3. Keplera likums  Jebkuru divu planētu apriņķošanas periodu kvadrāti attiecas tāpat kā to orbītu lielo pusasu kubi. https://www.youtube.com /watch?v=9rvO4BbRDlw Jo lielāka planētas orbīta, jo ilgāks apriņķošanas periods.
  17. 17. Ja uz horizontālas virsmas novieto priekšmetu  uz priekšmetu darbojas divi spēki:  smaguma spēks mg  balsta reakcijas spēks Fr  ja virsma spiež uz lampu ar spēku Fr, lampa spiež uz virsmu ar tikpat lielu spēku P. P = Fr P = mg mgP Fr
  18. 18. Ja virsma, uz kuras atrodas ķermenis, sāk kustēties augšup  Lifts pārvietojas uz augšu ar paātrinājumu a  Pēc otrā Ņūtona likuma Fr – mg = ma, no šīs sakarības Fr = mg + ma  Pēc trešā Ņūtona likuma cilvēks spiež uz lifta grīdu ar spēku P = Fr  Tāpēc cilvēka svars P = mg + ma  Ja svars P ir lielāks par smaguma spēku mg, ķermenim ir pārslodze mg P Fr a
  19. 19. Ja virsma, uz kuras atrodas ķermenis, sāk kustēties lejup  Lifts pārvietojas uz leju ar paātrinājumu a < g  Pēc otrā Ņūtona likuma mg – Fr = ma, no šīs sakarības Fr = mg - ma  Pēc trešā Ņūtona likuma cilvēks spiež uz lifta grīdu ar spēku P = Fr  Tāpēc cilvēka svars P = mg - ma  Ja svars P ir mazāks par smaguma spēku mg, ķermenis zaudē daļu svara mgP Fr a
  20. 20. Ja virsma, uz kuras atrodas ķermenis, brīvi krīt  Lifts pārvietojas uz leju ar paātrinājumu a = g  Cilvēka svars P = mg - ma = 0  Balsta reakcijas spēks Fr = 0  Ķermenis zaudē visu svaru – atrodas bezsvara stāvoklī  Uz ķermeni darbojas tikai smaguma spēks mg. a mg
  21. 21. Uz galda stāv grāmata, kuras masa ir 350 g. Kāds ir grāmatas svars? m=350g P = ? P = mg P = 0,35 x 10 =3,5 N Atbilde: Grāmatas svars ir 3,5 N. =0,350kg
  22. 22.  Uz ķermeni jādarbojas spēkam;  Ķermenim jāpārvietojas pieliktā spēka virzienā. Lai tiktu veikts mehāniskais darbs: „Atbalsts vispārējās izglītības pedagogu nodrošināšanai prioritārajos mācību priekšmetos” Vien. Nr. 2008/0001/1DP/1.2.1.2.2./08/IPIA/VIAA/002
  23. 23. Darbs = spēks x ceļš Darba aprēķināšana A = Fs A – mehāniskais darbs; F – spēks, kas pielikts ķermenim kustības virzienā; s – ķermeņa noietais ceļš pieliktā spēka iedarbībā. [A] = 1N *1m = 1Nm = 1 J Džouls (simbols J, arī saukts par ņūtonmetru vai vatsekundi) ir darba, enerģijas un siltuma daudzuma mērvienība SI. Tā ir šādi nosaukta par godu angļu fiziķim Džeimsam Preskotam Džoulam (1818-1889).
  24. 24. Nepieciešamo spēku darba veikšanai ietekmē leņķis
  25. 25. Kinētiskā enerģija  Enerģiju, kas piemīt ķermenim tā kustības dēļ, sauc par kinētisko enerģiju. Ķermenim, kura masa m un kas pārvietojas ar ātrumu v, kinētisko enerģiju aprēķina, izmantojot formulu 2 2 mv EW kk 
  26. 26. Potenciālā enerģija  Smaguma spēka darbs ir atkarīgs no augstuma h.  Bumbiņas stāvokļa raksturošanai var izmantot potenciālo enerģiju Ep = Wp = mgh  Smaguma spēka darbs ir vienāds ar bumbiņas potenciālās enerģijas izmaiņu.
  27. 27. Ķermeņa pilnā enerģija  Ķermenim reizē var būt gan kinētiskā, gan potenciālā enerģija, līdz ar to ķermeņa stāvokli var raksturot, ja izmanto abus šos enerģijas veidus.  Potenciālās un kinētiskās enerģijas summu sauc par pilno mehānisko enerģiju
  28. 28. Lodīte, kuras masa ir 0,1 kg, no stāvokļa 1 sāk brīvi krist vertikāli lejup. Attēlā mērogs ir 1 rūtiņa – 0,1 m. Potenciālās enerģijas atskaites līmenis ir apakšējās rūtiņas apakšējā mala. A. Nosaki lodītes potenciālo enerģiju stāvoklī 1! m= 0,1 kg h = 2 m g= 10 m/s2 Wp - ? Wp = mgh Wp = 0,1 * 10 * 2 = 2 J
  29. 29. B. Nosaki kinētisko enerģiju brīdī, kad lodīte triecas pret virsmu! m= 0,1 kg h = 2 m g= 10 m/s2 Wp = 2 J Wk - ? Wk = Wp Wk = 2 J
  30. 30. Impulss  Sadursmju raksturošanai izmanto fizikālo lielumu impulsu. Par impulsu p sauc ķermeņa masas m un ātruma v reizinājumu p = mv  Impulsa SI mērvienība ir kg·m/s  Impulss ir vektoriāls lielums. Tā virziens sakrīt ar ātruma vektora virzienu
  31. 31. Impulsa saglabāšanas likums  Ja notiek vairāku ķermeņu sadursme, tad noslēgtās sistēmās* impulsu summa pirms sadursmes ir vienāda ar impulsu summu pēc sadursmes * noslēgtā sistēmā ārējās iedarbības uz ķermeņu sistēmu kompensējas
  32. 32. Impulsa saglabāšanas likums http://www.antonine-education.co.uk/Pages/Physics_4/Further_Mechanics/FMC_02/FMech_Page_2.htm p = 500x5 + 400x2 = 2500 + 800 = 3300 kg·m/s p = 500x3 + 400x4,5 = 1500 + 1800 = 3300 kg·m/s
  33. 33. 4. uzdevums. Pa horizontālām sliedēm pārvietojas divas vagonetes, kuru masas ir m1 = 100 kg un m2 = 200 kg, bet ātrums pirms sadursmes ir v1 = 5 m/s, bet v2 = 2 m/s. Pēc sadursmes vagonetes sakabinās kopā un turpina kustēties pa sliedēm. a) 1. vagonetes impulss pirms sadursmes ir b) 2. vagonetes impulss pirms sadursmes ir c) Abu vagonešu kopējais impulss pirms sadursmes ir d) Vagonešu ātrums pēc sadursmes ir e) 1. vagonetes kinētiskā enerģija pirms sadursmes ir f) 2. vagonetes kinētiskā enerģija pirms sadursmes ir g) 1. vagonetes kinētiskā enerģija pēc sadursmes ir h) 2. vagonetes kinētiskā enerģija pēc sadursmes ir i) Vagonešu sadursmē izdalās …………siltuma daudzums p1=m1v1 p1=100x5=500 kg·m/s p2=m2v2 p2=200x2=400 kg·m/s p= p1+ p2 p=500+400=900 kg·m/s No formulas p=mv izsaka ātrumu. v=p/m v=900 / 300 = 3 m/s Wk1=m1v1 2/2 Wk = 100x52/2=1250 J Wk2=m2v2 2/2 Wk = 200x22/2=400 J Wk1=m1v2/2, v=3 m/s Wk = 100x32/2=450J Wk2=m2v2/2 Enerģiju starpība ir vienāda ar izdalīto siltuma daudzumu: Q=1650-1350=300J Wk = 200x32/2=900J Pirms sadursmes kinētisko enerģiju summa ir Wk = 1250 + 400 =1650 J Pēc sadursmes kinētisko enerģiju summa ir Wk=450+900=1350 J 300 J
  34. 34. Mehāniskā jauda un lietderības koeficients  Ja darbs A tiek veikts vienmērīgā laikā t, tad jaudu aprēķina pēc formulas  Lai raksturotu, cik liela daļa enerģijas tiek izmantota lietderīgi, aprēķina lietderības koeficientu (nī): A1 – lietderīgais darbs, A – pilnais darbs, vienāds ar izlietoto enerģiju
  35. 35. Lai noteiktu elektromotora modeļa lietderības koeficientu, noteica elektromotora elektrisko jaudu P un laiku t, kurā elektromotors pacēla augstumā H atsvaru, kura masa ir m. Iegūtie mērījumi: P=1,2W, t=5s, H=0,8m, m=0,6kg. 1. Cik lielu darbu padarīja elektromotors laikā t? 2. Par cik džouliem izmainījās atsvara potenciālā enerģija? 3. Cik liels bija ierīces lietderības koeficients? P=1,2W t=5s H=0,8m m=0,6kg A - ? Δ Wp - ? η -? A= 1,2 x 5 = 6 J Δ Wp = 0,6x10x0,8=4,8J η = 4,8 / 6 = 0,8 x100% = 80% A = Pt Wp = mgh
  36. 36. Svārstību amplitūda A ir ķermeņa maksimālā novirze no līdzsvara stāvokļa (m). Svārstību periods T ir laiks, kurā notiek pilna svārstība (s). Svārstību frekvence ν [nī] ir svārstību laiks vienā noteiktā laika vienībā, piemēram - sekundē. Mērvienība – hercs (Hz). Amplitūda A = 0,4 m Periods T = 1,2 s T 1  Frekvence ν = 1:1,2 s = 0,83 Hz
  37. 37. Cik svārstību 5 minūtēs izdarīs šūpoles, ja svārstību periods ir 3 s? Cik liela ir svārstību frekvence? t=5 min = 300 s T = 3 s N - ? ν -? N = 300/3= = 100 reizes ν = 1/3= 0,33 Hz
  38. 38. Diega svārsts Diega svārsta (matemātiskā svārsta) svārstību periods ir atkarīgs tikai no svārsta garuma l un brīvās krišanas paātrinājuma g. Jo garāks svārsts, jo lielāks ir svārstību periods. Svārstību periodu aprēķina šādi: g l T  2 http://www.dzm.lv/fiz/IT/F_10/default.aspx@tabid=3&id=316.html#navtop [T] =s (sekunde) – periods [l] = m – svārsta garums g = 9,81 ~ 10m/s2 – brīvās krišanas paātrinājums π = 3,14
  39. 39. Atsperes svārsts Atsperes svārsta svārstību periods ir atkarīgs no atsvara masas m un atsperes vai auklas stinguma koeficienta k. Jo smagāks atsvars, jo lēnāk tas svārstās, un otrādi. Atsperes svārsta periodu aprēķina pēc formulas: k m T  2 http://www.dzm.lv/fiz/IT/F_10/default.aspx@tabid=3&id=317.html#navtop [T ]=s (sekunde) – periods [m] = kg – atsvara masa [k] = N/m – atsperes stinguma koeficients π = 3,14
  40. 40. Mehāniskie viļņi Vilnis ir vides daļiņu mehānisko svārstību izplatīšanās process kādā vidē. Viļņus var izraisīt un novērot, piemēram, iemetot akmeni ūdenī. Uz ūdens virsmas veidojas koncentriski viļņu gredzeni, kas pārvietojas pa ūdens virsmu. Ja ūdenī peld lapas vai citi nelieli priekšmeti, tad var redzēt, ka šie priekšmeti svārstās augšup un lejup, bet nepārvietojas kopā ar viļņiem. Tas rāda, ka ūdens virsmas slānis (šī ūdens slāņa daļiņas) svārstās augšup un lejup, bet nepārvietojas horizontālā virzienā. Šādas svārstības izplatās vidē viļņu veidā. Uz ūdens virsmas rodas koncentriski viļņu gredzeni, kas pārvietojas pa ūdens virsmu
  41. 41. Attālumu starp diviem viļņa pacēlumiem vai iegrimumiem, kas seko viens otram, sauc par viļņa garumu λ. Viļņa garumu, svārstību periodu un viļņu izplatīšanās ātrumu saista sakarība: λ = υ ·T (jeb λ = c ·T) T  = λνv = [λ] = m – viļņa garums [T] = s (sekunde) – svārstību periods [ν] = Hz (hercs) – frekvence [υ] = m/s (metrs sekundē) – viļņu izplatīšanās ātrums (vakuumā υ = c = 3·108 m/s)
  42. 42. Vilnis izplatās ar ātrumu 4 m/s. Aprēķināt viļņa garumu, ja svārstību periods 0,1 s. λ = υ·T = 4·0,1 = 0,4 (m) Cik liela ir viļņa frekvence, ja viļņa garums ir 300 m? Aprēķināt viļņa periodu. λ = υ·T T = = 10–6 (s) 8 103 300     ν = = = 106 (Hz) T 1 6 10 1  Raidstacija raida ar 105,2 MHz frekvenci. Cik liels ir šo radioviļņu garums? λ = = 2,85 (m) 2,105 300 102,105 103 6 8      c
  43. 43. Skaņa Par skaņām un skaņu viļņiem sauc tādu svārstību izplatīšanos apkārtējā vidē, kuras rada elastības spēki. Elastīgas svārstības, kuru frekvence ir no 16 Hz līdz 20 ooo Hz, var izraisīt dzirdes sajūtu http://amityscience.wikispaces.com/Light+and+Sound+Energy
  44. 44. Skaņas raksturlielumi  Ātrums v [m/s]  Subjektīvi – skaļums (spiediens uz bungplēvīti), atkarīgs no amplitūdas  Skaņas intensitāte I - lielums, kas rāda enerģijas daudzumu, kāds laika vienībā izplūst caur skaņas izplatīšanās virzienam perpendikulāru laukuma vienību I = W/S [W/m2]  Ikdienā biežāk lieto - skaņas intensitātes līmenis L (dB)
  45. 45. Skaņas veidi Vienkāršākā muzikālā skaņa ir tonis – svārstības, kas norisinās tikai ar vienu nemainīgu frekvenci. Šo frekvenci sauc par toņa augstumu. Toņkārta – do (frekvence ν = 264Hz), re (ν =297Hz), mi (ν = 330Hz), fa (ν = 352Hz), sol (ν = 396Hz), la (ν = 440Hz), si (ν = 495Hz). Tembrs ir katra instrumenta skanējuma nokrāsa. Troksnis ir dažāda skaļuma un augstuma skaņu vienlaikus skanējums.

×