|
Príklad F1 (opravoval Maxo Tomáš Mikoviny
)
Ako pozorovatelia na Zemi si musíme uvedomiť, že pozorovať na
oblohe môžeme iba objekty nad horizontom. Znamená to presne
čo si myslíte - nevidíme tie ktoré sú pod horizontom. Ak sa
na Zem pozrieme zďaleka potom je horizont vlasne akási rovina
dotýkajúca sa Zeme v danom mieste pozorovania. Ak teda teleso
obieha okolo Zeme potom jednoznačne musí zapadnúť, to je
myslím každému jasné. Takým telesom je aj Mesiac. Nezapadne
iba v jednom prípade - ak sa pohybuje v rovine horizontu. Toto
sa stane aj Mesiacu počas roka a to presne dvakrát. To
znamená, že ak si doposiaľ nevšímame či je polárny deň a
či noc, Mesiac počas roka vykoná takmer trinásť obehov okolo
Zeme. Aj zo severného pólu je to viditelné, takže Mesiac na
severnom póle vychádza a zapadá v dôsledku vlastného pohybu
okolo Zeme a nie pretože sa točí Zem.
Teda v priemere to vychádza že Mesiac vidíme polovicu obežnej
doby - 14 dní nad obzorom a druhú , teda dalších 14 dní, ho
nevidíme lebo je pod obzorom.(v skutočnosti je nad obzorom v
určitých obdobiach roka dlhšie v iných kratšie). Teda
teoreticky to vychádza, že by sme mohli na severnom póle
pozorovať Mesiac.summa sumárum asi pol roka. Dá sa
polemizovať kto má pravdu ak trvdím že i počas dňa je
mesiac vidno ak je nad obzorom a teda nezaniká v lúčoch Slnka
(okrem prípadu, že sa nachádza v období okolo novu). A to je
všetko o viditeľnosti Mesiac na severnom póle.
Eskimáci to majú teda ťažké...vidieť Mesiac aj dva tri
týždne nad obzorom...avšak to iba v tom prípade, že si
postavia iglu priamo na póle.
Príklad F2 ( opravoval Mišo -Michal Matejka
)
Elektrické sily vykonajú vo vlákne žiarovky prácu W. Tá
predstavuje energiu, ktorej časť sa spotrebuje na svetelnú
energiu (žiarovka svieti) a časť na teplo (nevyužitá
energia). Teda teplo Q, ktoré uvoľní žiarovka, je
priamoúmerné práci W: Q ~ U.I.t ,
kde U je napätie, na akom je žiarovka pripojená, I je prúd,
ktorý ňou prechádza a t je čas, za ktorý sa uvoľní teplo
Q.
Majme dve žiarovky, ktorými prechádza približne rovnaký
prúd I. Je zrejmé, že pomer I.t = Q/U je v našom prípade pre
obe žiarovky rovnaký. Potom ľahko vidno, že pre zachovamie
tohto pomeru ak zvýšim napätie, žiarovka uvoľní do okolia
viac tepla. Teda za množsvo uvoľneného tepla je zodpovedné
napätie, na ktorom je žiarovka pripojená.
Keďže napätie U súvisí s odporom vlákna R, U = R.I, za
rôzne vyžiarené teplá zodpovedá v konečnom dôsledku odpor
R (pri konštantnom prúde I väčšiemu napätiu U prislúcha
väčší odpor R). Toto súhlasí s faktom, že odpor vlákna je
tým väčší, čím je jeho dľžka väčšia (vlákno
žiarovky pripojenej na elektrickú sieť 220 V je dlhšie ako
vlákno žiarovky v baterke pripojenej napr. na 4,5 V).
Príklad F3 (opravovala Maja Hanulová)
Najprv zabudnite na všetko, čo ste si o tomto príklade
mysleli. Na hladine vody vo vaničke je atmosferický tlak. Na
ploche, kde sa pohár dotýka hladiny, je tlak vody v pohári.
Atmosferický tlak je odtienený pohárom. Tlak vody v pohári je
oveľa menší ako atmosferický tlak (atmosferický tlak
spôsobí stĺpec vody vysoký vyše desať metrov a pohár taký
vysoký iste nie je). So stúpajúcou hĺbkou tlak rastie
(pridáva sa hydrostatický tlak vody), ale počiatočný rozdiel
sa zachová, teda v stĺpci vody pod pohárom je vždy menší
tlak ako vedľa - je tam podtlak. Toto je nerovnovážna
situácia. Príroda také situácie nemá rada, vždy sa snaží
o nadobudnutie rovnováhy. Má dve možnosti: znížiť tlak
okolo alebo zvýšiť tlak pod pohárom. Jednoduchšie je
odstrániť podtlak pod pohárom, jednoducho tam napchať viac
vody. Je to ako keď spravíte dieru do vákuového balenia
okamžite sa dnu nasaje vzduch. Podtlak je proste strašne
nenásytný a snaží sa vtiahnuť veci okolo. Ťahá vodu v
pohári dole. S vodou sa hýbe aj pohár, pretože voda je naň
dosť silno prilepená vďaka svojej vysokej viskozite.
Bodovanie:
za riešenie, podopreté dôvodmi, ktoré aspoň na prvý pohľad
vyzerali rozumne (na druhý sa objavili logické diery) 2b
za aspoň trochu rozumné postrehy 1b
za nedovysvetlené riešenie do -2b
Príklad F4 (opravovala Irinka - Irina
Malkin)
Najprv si skusíme predstaviť fyzikálnu situáciu. Budeme
predpokladat, že jediná sila,
ktorou voda pôsobí na loď je vztlaková ( keby existoval odpor
prostredia, pôsobila by
voda aj treciu silou). Ak by sme tento predpoklad neurobili,
celý príklad by sa nám veľmi skomplikoval. Keď človek
krača, robí pohyby dvoch druhov: na začiatku každého kroku
sa odráža od lodi a na konci brzdí. Vtedy pôsobí na loď
silou, aby loď pôsobila naňho (zákon akcie a reakcie). To je
dôvod, prečo sa loď vôbec začne hýbať. Keď sa človek
zastavuje , znovu brzdí a teda pôsobí na loď silou proti
smeru jej pohybu. To znamená, že loď bude brzdiť. Potom sa
človek znovu odrazí, a loď sa zrýchli. Na konci loď zastane,
lebo bude stále spomaľovať. Keď bude mať nulovú rýchlosť
bude sústava, človek + loď v rovnováhe, pretože zastane aj
človek a na loď nepôsobia žiadne sily vo vodorovnom smere. Je
jasné, že je pomerne ťažké popísať vzorcami podobnú
situáciu, na to by sme museli presne zistiť , akou veľkou
silou pôsobí človek na loď keď sa odráža. Naštastie
existuje okľuka, ktorú môžeme použiť. Ak dve veci pôsobia
na seba veľmi krátko (aj keď detailný popis síl je
zložitý) a žiadna energia sa nestráca, môže sa použiť
zákon zachovania hybnosti:
plodi na začitaku + pčloveka na začitaku
= plodi počas chôdze + pčloveka počas chôdze
. (1)
Rovnica (1) platí vo všetkých vzťažných sústavach, my sa
budeme počítať v sústave spojenej z brehom. Na začiatku -
skôr než človek začne prechádzku - celá sústava je v
pokoji -má nulovú rýchlosť a teda aj hybnosť (p=m.v).
Teda platí: 0=mloď.vloď +mčlovek.včlovek
. (2)
Vieme, že človek a loď sa pohybovali opačným smerom a počas
rovnakej doby.
Keďže v=s/t, môžeme rovnicu (2) upraviť (teraz uvažujeme
iba veľkosť rýchlostí):
mloď. Sloď /t = mčlovek. Sčlovek/t.
Teraz môžeme vypočítať vzdialenosť Sloď ,
o ktorú sa posunúla loď : Sloď = mčlovek.
Sčlovek/ mloď = 84kg.290m/60 000 000 kg =
= 0,000 406 m = 0,41mm.
Príklad F5 (opravoval Roman Kováčik)
Riešenie tejto úlohy bolo viacmenej skusmé a nehodnotil som,
pokiaľ ste nenašli najdlhšiu možnú dĺžku mosta. Tu vám
predkladám viaceré riešenia, ktoré sa u vás vyskytovali.

Pre takúto konštrukciu platí rovnováha momentov síl
vzhľadom na otáčanie okolo osi, pre ktoré môžeme písať:
F/2.x + F2.x/2 = F1.(d-x)/2, kde F1
= F.(d-x)/d a F2 = F.x/d, pričom F je gravitačná
sila pôsobiaca na jeden kváder. Jednoduchými úpravami tejto
rovnice dostávame pre x v rovnováhe výsledok x = d/3. Teda
celková dĺžka mosta bude 3d + 2x = 11/3 d.

Toto riešenie je veľmi podobné, takže ho len načrtnem. Ak
si vyriešite rovnice, zistíte že tu platí presne to isté,
čo v prvom prípade.

Ďalšie riešenie je už trocha odlišné a aj omnoho
ťažšie vypočítať (dá sa to už však stredoškolskou
fyzikou), takže len uvediem princíp a výsledok.Takáto
konštrukcia sa dá dosiahnuť len pri určitom trení a
maximálna dĺžka mosta vychádza 4,8 d pri maximálnom trení a
4,5 d pri minimálnom trení, pri ktorom sa most ešte nezrúti.
Rozdiely medzi teóriou a praxou sú asi v tom, že pri modeloch
sme zanedbávali vplyvy ako napr. nehomogénnosť kvádrov,
neprítomnosť trenia, prípadne predpoklad, že je všade
rovnaké a navyše tieto modely sú robené v rovnováhe, takže
skutočná dĺžka by mala byť vždy o niečo menšia, aby sa
nám most pri malom závane vetra nezrútil a aby po ňom mohlo
niečo prejsť (mucha, blcha alebo iná potvora).
Bodovanie: pokus max. 1.5 b, teoretický model max. 2.5 b,
porovnanie teórie s praxou max. 1 b.
Príklad F6 (opravoval Martin MH Hriňák) .
Základným vzorcom, ktorý použijeme, bude vzorec na výpočet
elektrickej práce
W = U . I . t. Z Ohmovho zákona máme I=U/R. Celkovo máme W=U2
. t / R. Pre odpor drôtu platí R = W.l
/ S, kde W je merný odpor vodiča, l
jeho dĺžka a S je obsah jeho prierezu. Pre obsah prierezu
nášho vodiča platí S = ? . r2, kde r = d / 2.
Dosadením do predchádzajúcich vzorcov dostávame l = (U2 . t .
S) / (W . W). Po dosadení hodnôt zo
zadania máme l ~ 36 438,4 m.
Komentár: Body ste mohli stratiť za zlé hodnoty W a zaokrúhľovanie ( po 0,5b), ďalej po
0,5 bodu za nesprávny výsledok, ak boli všetky vzorce v
poriadku. Ešte ste mohli stratiť body (0,5b) za nedostatočný,
resp. žiadny komentár. No a za nesprávne vzorce ste mohli
stratiť ešte viac.
Príklad F7 (opravovala Elenka- Elena Malkin)
Bola som s Vami tento krát veľmi spokojná. Skoro všetci ste
mali tento príklad úplne dobre. Ale radšej sa predsa len
pozrime na vzorové riešenie.
Aby sme mohli nájsť výkon ohrievača P, vypočítame si najprv
prácu W, ktorú vykonal pri zohrievaní vody. V nášom
prípade, celá práca, ktorú vykonal ohrievač, sa prejavila
ako teplo Q, ktoré vodu zohriala. Z kalorimetrickej rovnice
vieme, že
Q=m.c.(t2-t1), kde t1=19°C, t2=80°C, c=4,2 kJ.kg-1.°C-1,
m=r.V=1kg
W=Q=1.4,2.61kJ=256,2kJ
Výkon je práca/čas (koľko práce zvládne ohrievač za daný
čas). P=W.t-1 t=1min=60s
P=256,2kJ/60s= 4,27kW= 4270W
A teraz k odporu: P=U.I; I=U/R. Z toho výplyva, P=U2/R
=>
R=U2/P= 2202V2/4720W=11,3W
Príklad F8 (opravoval Michal Frankie Hanula)
Beckynu výšku si označme b, výšku zrkadla z. Výšku, v
ktorej sú Beckyne oči volajme b1, zvyšok jej
výšky (b - b1) označíme b2 .
Predpokladám, že zrkadlo je dosť kvalitné (hladké), takže
keď naň dopadne lúč, odrazí sa v tej istej rovine a pod
rovnakým uhlom.

Ďalej predpokladám, že "hrúbka" Becky je v
porovnaní s jej vzdialenosťou dosť malá.Ak od Becky vyšleme
lúč, ktorý sa odrazí od zrkadla a dopadne znova na Becky (nie
nutne do toho istého bodu), jeho dráha bude tvoriť ramená
rovnoramenného trojuholníka. Výška, v ktorej je bod, kde sa
lúč odrazí je teda v polovici medzi výškou bodu , z ktorého
vyjde a bodu, kam dopadne (tieto dva sú samozrejme v jednej
rovine, rovnobežnej s rovinou zrkadla - Becky stojí rovno).Ak
teda lúče, ktoré vyjdú z "koncov" Becky (tj. z
vrchu jej hlavy aj z konca jej nôh) majú dopadnúť do jej
očí, v polovici výšky medzi očami a vrchom hlavy/koncom nôh
musí byť zrkadlo. Minimálna veľkosť zrkadla je teda b1/2
+ b1/2 =b/2, , teda polovica Beckynej výšky.
Bodovanie: za správny výsledok 2 body, za zdôvodnenie 1-3
body. Za čiastočne správny výsledok 1 bod.
|