1
Motor začne dvigovati sprva mirujoče dvigalo. Dviguje ga brez postanka s konstantno hitrostjo do zadnjega nadstropja. Do trenutka, ko dvigalo spet miruje na vrhu jaška, je motor opravil 40 kJ dela. Koliko dela je opravil motor do polovične višine?
Slika: vir: Wikipedia.
Odgovor ni pravilen.
Je pa eden od odgovorov skoraj pravilen. Premislite, kakšno točno je stanje na začetku in na sredini in poskusite ponovno.
Tudi v drugem poskusu odgovor ni pravilen.
Pravilen odgovor je "Več kot 20 kJ".
<hr/>
Dvigalo na začetku mirovalo, na sredini pa ima pol potencialne energije (20 kJ) in še nekaj kinetične, saj se še vedno premika navzgor.
2
V vesolju "miruje" satelit. V nekem trenutku ga raznese na dva dela: A in B. Del B odleti v desno s hitrostjo 30m/s. Označi vse pravilne odgovore!
(Slika je v javni rabi.)
Odgovor (še) ni pravilen.
Trenutno je pravilno obkljukanih trditev.
<hr/>
NAMIGI:
- Skupna gibalna količina se mora ohranjati. Premislite, kolikšna je bila na začetku in kaj se mora zgoditi, da bo ostala enaka.
- Gibalna količina je vektor.
- Ni nujno, da sta masi obeh delov enaki.
Tudi v drugem poskusu odgovor ni pravilen.
Pravilen odgovor je "Nobena od trditev ni pravilna".
<hr/>
Gibalna količina na začetku je bila 0. Zato mora biti skupna gibalna količina na koncu tudi 0.
Zato:
- morata dela nujno odleteti vsak v svojo smer,
- absolutni vrednosti njunih gibalnih količin morata nujno biti enaki (da se odštejeta, ker imata nasprotno smer),
- hitrosti pa se razdelita v obratnem razmerju mas (težji del potuje počasneje).
3
Nakupovalne vrečke izdelujejo v več različicah. Vzemimo dve vrečki. V obeh je enaka masa. Nosimo ju, kot kaže slika. V katerem primeru je večja nevarnost, da se ročaja strgata?
Privzemite, da sta material in zgradba ročajev enaki
Odgovor ni pravilen.
Razstavite sile v smeri ročajev. Večja je verjetnost, da se strže tisti ročaj, v katerem je večja sila.
Tudi v drugem poskusu odgovor ni pravilen.
Pravilen odgovor je "Pri vreči, ki ima ročaja na krajši stranici (leva slika)".
<hr/>
Taki ročaji so med nošenjem bolj vodoravni. Če razstavimo silo, nasprotno teži, na smeri ročajev ugotovimo, da so v tem primeru sile v ročajih večje.
4
Na tleh prvega nadstropja (2,5 m nad zemljo) leži klada z maso 1,0 kg. Klado dvignemo na 0,5 m visok stol, nato pa še na 1,0 m visoko mizo (oboje stoji na tleh prvega nadstropja, ne eno na drugem). Kolikšna je potencialna energija klade, ko je na mizi v prvem nadstropju.
Tudi v drugem poskusu odgovor ni pravilen.
Pravilen odgovor je "Tega ni mogoče enolično določiti".
<hr/>
Potencialna energija je nedoločena do aditivne konstante. To pomeni, da lahko poljubno izberemo, kje bo imela ničlo. Ker v nalogi ni izrecno napisano, kam naj ničlo postavimo, ne moremo enolično določiti, kolikšne so potencialne energije telesa v različnih legah.
5
Kilogramsko aluminijasto kocko pri temperaturi 100°C spravimo v toplotni stik z 2 kilogramsko bakreno kocko pri temperaturi 0°C. Zmesna temperatura bo:
Odgovor ni pravilen.
Premislite, kaj bi se zgodilo, če bi telesi imeli enako maso. Kateremu bi se bolj spremenila temperatura? Od katerih količin je to odvisno?
Tudi v drugem poskusu odgovor ni pravilen.
Pravilen odgovor je "večja od 50°C".
<hr/>
Za telesi z enako maso je pri tem pojavu ključna specifična toplotna kapaciteta, če pa sta masi različni, je ključna celotna toplotna kapaciteta , kjer je masa telesa, specifična toplotna kapaciteta, pa (celotna) toplotna kapaciteta. Za naš primer dobimo
,
.
Velja:
- Aluminij je oddal ravno toliko toplote, kolikor je je baker prejel,
- aluminij se je zato manj ohladil (večja toplotna kapaciteta) kot se je baker segrel.
- Če bi se enako, bi bila zmesna temperatura , tako pa je višja.
6
Na sliki je U cev. Svetlejša tekočina je voda, temnejša pa olje. Levi krak je odprt, desni pa zaprt. Olje ima manjšo gostoto kot voda. Tlak nad kapljevino v desnem kraku je:
Odgovor ni pravilen.
Premislite, kaj pomeni za tlak, če je cev odprta ali zaprta. Kako bi se postavili kapljevini, če bi bila ob kraka odprta?
Tudi v drugem poskusu odgovor ni pravilen.
Pravilen odgovor je "zagotovo večji kot zunanji tlak".
<hr/>
Če bi bili obe cevi odprti (in bi zato v obeh krakih morali upoštevati še zračni tlak), bi se kapljevini postavili tako, da bi bila gladina svetle med gladinama temne.
Če hočemo torej temno še dodatno znižati, potrebujemo v tem kraku večji tlak kot v drugem, kjer pa je navaden zračni tlak.
7
Označite vse pravilne trditve.
Odgovor (še) ni pravilen.
Trenutno je pravilno obkljukanih trditev.
Dobro premislite, kaj pravijo plinski zakoni, v katerih enotah morajo biti količine, kako je s tlakom pod gladino, če gre za kapljevino v posodi, ki je zgoraj odprta.
Tudi v drugem poskusu odgovor (še) ni pravilen.
Pravilen odgovor je "Nobena od trditev ni pravilna".
<hr/>
Upoštevati je treba sledeče:
- Če potopimo telo dvakrat globlje, se dvakrat poveča hidrostatski tlak, a ker se prišteje še zračni tlak, ki je konstanten, se skupni tlak ne podvoji.
- Prostornina je premo sorazmerna s temperaturo v Kelvinovi lestvici (ne Celzijevi) in to samo, če je tlak konstanten.
- Podobno sta prostornina in tlak obratno sorazmerna samo če je temperatura konstantna.
8
Označite vse pravilne odgovore. Imamo klado, ki miruje na vrhu klanca. Nato jo spustimo, da zdrsne po klancu. Celotna energija sistema, če je klanec gladek, je enaka:
Odgovor (še) ni pravilen.
Trenutno je pravilno obkljukanih trditev.
<hr/>
NAMIGI:
- Ničlo potencialne energije lahko poljubno izberemo. Trditve, ki privzamejo, da je ničla določena, niso pravilne.
- Skupno energijo lahko določimo, ko je sistem v nekem stanju. Premislite, v koliko različnih stanjih, ki nas zanimajo, je dani sistem.
Tudi v drugem poskusu odgovor (še) ni pravilen.
Pravilni trditvi sta:
"potencialni energiji na vrhu klanca" in
"vsoti potencialne in kinetične energije na dnu klanca".
<hr/>
Pri opazovanem dogajanju je sistem v dveh zanimivih stanjih:
- na vrhu klanca in miruje
(potencialna energija je nekaj, kinetične ni, torej je skupna energija enaka potencialni na vrhu klanca) in
- na dnu klanca, ko se giblje
(potencialna energija je še vedno lahko nekaj, a manj kot na vrhu klanca, kinetična energija je enaka razliki potencialnih med vrhom in dnom, skupna energija je torej vsota kinetične in potencialne na dnu klanca.)
Pomembno je, da ne privzamemo, da je potencialna energija na dnu klanca nič, saj lahko ničlo poljubno določimo. Lahko določimo, da je nič na dnu klanca, a to ni nujno, zato naloga tega ne predvideva.
9
V vesolju (daleč od zvezd in planetov) imamo raketo z maso . S kolikšno silo morajo delovati njeni motorji, da se giblje s konstantno hitrostjo ?
Odgovor ni pravilen.
Premislite, kakšno je gibanje rakete, kaj velja za sile pri takem gibanju, katere sile delujejo na raketo v vesolju daleč stran od vseh zvezd in planetov in kolikšna mora posledično biti sila motorjev, da bo pogoj za tako gibanje izpolnjen.
Tudi v drugem poskusu odgovor ni pravilen.
Pravilen odgovor je "Motorji so lahko ugasnjeni".
<hr/>
Upoštevati je treba sledeče:
- Raketa se mora gibati z dano hitrostjo, torej enakomerno. Če naj se telo giblje enakomerno, mora biti vsota vseh sil nanj enaka nič (Prvi newtonov zakon).
- V vesolju je vakum: ni trenja, ni upora.
- Daleč stran od zvezd in planetov ni gravitacijske sile: ni teže.
- Ker ni zraka, ni niti vzgona (rakete ne potrebujejo kil za let po vesolju).
- Edina sila na raketo je sila njenih motorjev.
Če mora biti vsota vseh sil nič, mora biti ta edina sila nič.
10
Med "loopingom" na vlakcu smrti nam iz žepa pade telefon. Na sliki so označene točke 1, 2, 3 in 4. Zračni upor zanemarimo. Izberite vse pravilne trditve.
(Slika je v javni domeni.)
Odgovor (še) ni pravilen.
Trenutno je pravilno obkljukanih trditev.
<hr/>
NAMIG:
Veliko trditev bi bilo pravilnih, če bi bilo kroženje enakomerno, pa ni. Poskušajte razmišljati s stališča energij.
Tudi v drugem poskusu odgovor (še) ni pravilen.
Pravilna trditev je: "Če pade telefon v točki 1, bo letel dlje časa kot če pade v točki 3."
<hr/>
Upoštevati je treba sledeče:
- Gibanje ni enakomerno, saj voziček nima lastnega motorja, ki bi vzdrževal konstantno hitrost.
- Ker ni dela motorja, se ohranja celotna energija.
- Iz točk 1 in 3 bo telo padlo na tla z enako hitrostjo.
- Pri padcu s točke 1 mora telo najprej navzgor, saj začetna hitrost v tej točki kaže navzgor, in potem šele navzdol.
- Ko bo šlo telo zopet mimo točke 1 bo imelo natanko enako hitrost, kot na začetku v točki 3 in bo zato od tu naprej do tal potovalo natanko enako dolgo. Ves let navzgor je torej dodaten čas.
S stališča energij vzamemo:
- za sitem telefon (ne vozička ali človeka),
- za začetno stanje stanje pred začetkom loopinga,
- za končno pa tisto, ki nas zanima. Pri vseh trditvah nas zanima hitrost tik pred tlemi, torej bo to naša končna točka (končno stanje).
Ker je začetno stanje za vse enako in končno stanje za vse enako, vmes pa pri nobeni trditvi nismo opravili nič dela, mora biti tudi hitrost v končnem stanju za vse primere enaka.
Konec
Čestitke, zaključili ste serijo vprašanj izbirnega tipa.
