Univerza v Novi Gorici Fakulteta za aplikativno naravoslovje Fizika (I. stopnja) Mehanika 2014/2015 VAJE Gravitacija - ohranitveni zakoni

Podobni dokumenti
1 Naloge iz Matematične fizike II /14 1. Enakomerno segreto kocko vržemo v hladnejšo vodo stalne temperature. Kako se spreminja s časom temperat

OSNOVNA ŠOLA Dr. ALEŠ BEBLER PRIMOŽ Merkur in Venera Seminarska naloga Predmet: Fizika Kazalo:

Microsoft Word - CelotniPraktikum_2011_verZaTisk.doc

Jupiter Seminarska naloga Šola: O.Š.Antona Martina Slomška Vrhnika Predmet: Fizika Copyright by: Doman Blagojević

ANALITIČNA GEOMETRIJA V RAVNINI

RAZISKOVANJE VESOLJA

7. tekmovanje v znanju astronomije 8. razred OŠ Državno tekmovanje, 9. januar 2016 REŠITVE NALOG IN TOČKOVNIK SKLOP A V sklopu A je pravilen odgovor o

VAJE

Naloge s kolokvijev iz fizike za študente FRI v letih 2013/14 in 2014/15 1. Nekdo vrže žogo iz izhodišča s hitrostjo 25 m/s pod kotom 60 glede na vodo

PROJEKTNA NALOGA Uvod...2 Pogled v nebo...2 Nebo nad nami...2

resitve.dvi

ELEKTRIČNI NIHAJNI KROG TEORIJA Električni nihajni krog je električno vezje, ki služi za generacijo visokofrekvenče izmenične napetosti. V osnovi je "

Predtest iz za 1. kontrolno nalogo- 2K Teme za kontrolno nalogo: Podobni trikotniki. Izreki v pravokotnem trikotniku. Kotne funkcije poljubnega kota.

Dinamika, laboratorijske vaje

Univerza v Ljubljani Pedagoška fakulteta Zbirka nalog iz fizike za 1. letnik Gregor Bavdek, Barbara Rovšek, Jure Bajc, Mojca Čepič 3. februar 2012

Resonance v Osončju Resonanca 1:2 Druge orbitalne resonance: 2:3 Pluto Neptune 2:4 Tethys Mimas (Saturnovi luni) 1:2 Dione Enceladus (Saturnovi luni)

Vektorji - naloge za test Naloga 1 Ali so točke A(1, 2, 3), B(0, 3, 7), C(3, 5, 11) b) A(0, 3, 5), B(1, 2, 2), C(3, 0, 4) kolinearne? Naloga 2 Ali toč

Popravki nalog: Numerična analiza - podiplomski študij FGG : popravljena naloga : popravljena naloga 14 domače naloge - 2. skupina

PRILOGA II MERE IN MASE VOZIL V CESTNEM PROMETU 1. Ta priloga v skladu Direktivo Sveta 96/53/ES z dne 25. julija 1996 o določitvi največjih dovoljenih

Fizika2_stari_testi.DVI

Seminarska naloga 1

dr. Andreja Šarlah Teorijska fizika II (FMF, Pedagoška fizika, 2010/11) kolokviji in izpiti Vsebina Kvantna mehanika 2 1. kolokvij 2 2. kolokvij 4 1.

1. UVOD Astronomija sega 6000 let v preteklost in je najstarejša med vsemi znanostmi. Ljudje so nekoč zelo malo vedeli o vesolju. Kar so zanesljivo ve

FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO Matematika 2 Pisni izpit 9. junij 2005 Ime in priimek: Vpisna št: Zaporedna številka izpita: Navodila Pazljivo preberite bese

Matematika Uporaba integrala (1) Izračunaj ploščine likov pod grafi danih funkcij: (a) f(x) = x 2 na [0, 2], (b) f(x) = e x na [0, 1], (c) f(x) = x si

LABORATORIJSKE VAJE IZ FIZIKE

Prevodnik_v_polju_14_

1 Merjenje sil in snovnih lastnosti 1.1 Merjenje sil z računalnikom Umeritev senzorja Senzor za merjenje sile pretvarja silo v električno napetost. Si

M

Navodila za izdelavo diplomskega dela

Matematika Diferencialne enačbe prvega reda (1) Reši diferencialne enačbe z ločljivimi spremenljivkami: (a) y = 2xy, (b) y tg x = y, (c) y = 2x(1 + y

Strokovni izobraževalni center Ljubljana, Srednja poklicna in strokovna šola Bežigrad PRIPRAVE NA PISNI DEL IZPITA IZ MATEMATIKE 2. letnik nižjega pok

Microsoft Word - Pravila - AJKTM 2016.docx

Poglavje 1 Kinematika in dinamika 1.1 Premočrtno gibanje Rešene naloge 1. Točka se giblje premočrtno po osi x. V času od 0 do t 1 se giblje s ko

CpE & ME 519

Uradni list Republike Slovenije Št. 44 / / Stran 6325 PRILOGA II Del A NAJVEČJE MERE IN MASE VOZIL 1 NAJVEČJE DOVOLJENE MERE 1.1 Največja

Osnove matematicne analize 2018/19

resitve.dvi

Univerza v Mariboru Fakulteta za naravoslovje in matematiko Oddelek za matematiko in računalništvo Enopredmetna matematika IZPIT IZ VERJETNOSTI IN STA

Uradni list RS - 32/2004, Uredbeni del

Seminarska naloga ZGODOVINA VESOLJA 1

1 Tekmovanje gradbenih tehnikov v izdelavi mostu iz špagetov 1.1 Ekipa Ekipa sestoji iz treh članov, ki jih mentor po predhodni izbiri prijavi na tekm

Khamikaze - Astro - Vogel 2011.indd

Energija Energija se pojavlja v dveh tipičnih oblikah. Pozitivne oblike energije (elektromagnetno valovanje, kinetična energija ) ustvarjajo dinamiko

Microsoft Word - 9.vaja_metoda porusnih linij.docx

Microsoft Word - Astronomija-Projekt19fin

DN080038_plonk plus fizika SS.indd

Mladi za napredek Maribora srečanje DOLŽINA»SPIRALE«Matematika Raziskovalna naloga Februar 2015

TOTP - Fizika 2017/18 Seznam obravnavanih vsebin January 19, 2018 Ta seznam vsebin ne nadomešča zapiskov s predavanj. Je pa izčrpen spisek tega, kar s

Microsoft Word - 9.vaja_metoda porusnih linij_17-18

Naloge 1. Dva električna grelnika z ohmskima upornostma 60 Ω in 30 Ω vežemo vzporedno in priključimo na idealni enosmerni tokovni vir s tokom 10 A. Tr

VIDEOANALIZA GIBANJ Za kratke projektne naloge lahko dijaki z domačimi digitalnimi fotoaparati posnamejo nekaj sekundne videofilme poljubnih gibanj. U

C:/Users/Matevž Èrepnjak/Dropbox/FKKT/TESTI-IZPITI-REZULTATI/ /Izpiti/FKKT-avgust-17.dvi

Microsoft Word - M

Schöck Isokorb tip W Schöck Isokorb tip W W Schöck Isokorb tip W Primeren je za konzolne stenske plošče. Prenaša negativne momente in pozitivne prečne

Ime in priimek

FIZIKA IN ARHITEKTURA SKOZI NAŠA UŠESA

PRIPRAVA NA 1. Š. N.: KVADRATNA FUNKCIJA IN KVADRATNA ENAČBA 1. Izračunaj presečišča parabole y=5 x x 8 s koordinatnima osema. R: 2 0, 8, 4,0,,0

N

Albert Einstein in teorija relativnosti

2

Microsoft Word - FIZIKA I - vpras..doc

Microsoft Word - ge-v01-osnove

7. VAJA A. ENAČBA ZBIRALNE LEČE

Space Invaders Opis igre: Originalna igra: Space Invaders je arkadna igra, ki so jo ustvarili leta Bila je ena izmed prvih streljaških iger, v k

FGG13

'Kombinatoricna optimizacija / Lokalna optimizacija'

Poslovilno predavanje

RAKET E 8. maj 2009 Projektna naloga pri informatiki Gimnazija Vič

TLAK PLOŠČINA 1. Zapiši oznako in enoto za ploščino. 2. Zapiši pretvornik pri ploščini in po velikosti zapiši enote od mm 2 do km Nariši skico z

Marijan Prosen Astronomske zgodbe o Luni in Zemlji Kranj Zlato Polje, zima 2017/18 Razmeroma veliko stvari povezuje Luno in Zemljo. Predvsem sta v ves

Vaje: Matrike 1. Ugani rezultat, nato pa dokaži z indukcijo: (a) (b) [ ] n 1 1 ; n N 0 1 n ; n N Pokaži, da je množica x 0 y 0 x

predstavitev fakultete za matematiko 2017 A

Microsoft Word - Delo_energija_12_.doc

Prostor

Diapozitiv 1

X. PREDAVANJE 6. Termodinamika Termodinamika obravnava pojave v snovi, ki so v povezavi z neurejenim gibanjem molekul in sil med njimi. Snov sestavlja

Teorija

P182C10111

CT_JumpyVU_0417.indd

Napotki za izbiro gibljivih verig Stegne 25, 1000 Ljubljana, tel: , fax:

Microsoft Word - PRAKTIKUM CELOTA 4v2.doc

SEAT Tarraco.

NMRPUL.pdf

Brownova kovariancna razdalja

Slide 1

Optimizacija z roji delcev - Seminarska naloga pri predmetu Izbrana poglavja iz optimizacije

Funkcije in grafi

Raziskovalna naloga MASA ŠOLSKIH TORB Področje: biologija Osnovna šola Frana Albrehta Kamnik Avtorja: Jan Maradin in Jaka Udovič, 9. razred Mentorica:

Kotne in krožne funkcije Kotne funkcije v pravokotnem trikotniku β a c γ b α sin = a c cos = b c tan = a b cot = b a Sinus kota je razmerje kotu naspr

Tehnična dokumentacija

VAJE

30 Vpihovalne šobe Vpihovalna šoba VŠ-4 Uporaba Vpihovalne šobe VŠ-4 se uporabljajo za oskrbovanje prostorov s hladnim ali toplim zrakom povsod tam, k

OSNOVNA ŠOLA HUDINJA RAZISKOVALNA NALOGA SONČEVE PEGE Avtorji: Izidor Slapnik 8. r Nik Deželak 8. r Lucijan Korošec 8. r Mentor: Jože Berk, prof. Podr

SEAT Ateca.

EKVITABILNE PARTICIJE IN TOEPLITZOVE MATRIKE Aleksandar Jurišić Politehnika Nova Gorica in IMFM Vipavska 13, p.p. 301, Nova Gorica Slovenija Štefko Mi

Naloge iz kolokvijev Analize 1 (z rešitvami) E-UNI, GING, TK-UNI FERI dr. Iztok Peterin Maribor 2009 V tej datoteki so zbrane naloge iz kolokvijev za

Inducirana_napetost(11)

Novi SEAT Tarraco.

Transkripcija:

Univerza v Novi Gorici Fakulteta za aplikativno naravoslovje Fizika (I. stopnja) Mehanika 2014/2015 VAJE 12. 11. 2014 Gravitacija - ohranitveni zakoni 1. Telo z maso M je sestavljeno iz dveh delov z masama m in M m, ki sta med sabo oddaljeni za razdaljo R. Kakšno razmerje m/m da pri izbrani R največjo gravitacijsko silo med obema deloma? 2. Dve krogli z masama m 1 = 800 kg in m 2 = 600 kg sta med sabo oddaljeni za 0,25 m. Kakšna je skupna gravitacijska sila (velikost in smer) obeh krogel na kroglo z maso 2,0 kg, ki leži 0,20 m od m 1 in 0,15 m od m 2? 3. Tri krogle z masami m 1 = 800 g, m 2 = 100 g in m 3 = 200 g imajo težišča v vodoravni črti (razdalja med težiščema m 1 in m 3 je L = 12 cm, med m 1 in m 2 pa d = 4, 0 cm). Študent premakne drugo kroglo tako, da je razdalja med njenim težiščem in težiščem m 3 d = 4, 0 cm. a) Koliko dela prejme m 2 od študenta? b) Koliko dela prejme m 2 zaradi skupne gravitacijske sile m 1 in m 3 na m 2? L d d m 2 m 3 m 1 4. Na kakšni razdalji od središča Lune je točka, v kateri se gravitacijsko polje Zemlje in Lune izničita? Privzemi, da je masa Zemlje m z = 81m l in razdalja med Luno in Zemljo d = 60R z. 5. a) Kolikšno hitrost mora imeti satelit, da kroži okoli Zemlje na višini 160 km? b) Kolikšen je njegov obhodni čas? 6. Ena izmed možnosti za napad na satelit je, da spustimo v njegovo orbito spustimo roj peletov, ki krožijo v nasprotni smeri. Predpostavimo, da v satelit, ki kroži v orbiti 500 km nad Zemljinim površjem, trči pelet z maso 4,0 g. a) Kakšna je kinetična energija peleta glede na satelit? b) Kakšno je razmerje med to kinetično energijo in kinetično energijo izstrelka z maso 4,0 g in hitrostjo 950 m/s, ki jih uporablja sodobna vojska? 7. Določite polmer orbite stacionarnega satelita, ki miruje glede na svojo pravokotno projekcijo na Zemljino površje. Kakšna sta hitrost in pospešek satelita glede na središče Zemlje v inercialnem sistemu Zemlje? 1

8. V koordinatnem izhodišču se nahaja telo z maso 20 kg, telo z maso 10 kg pa na x-osi pri x = 0, 80 m. Telo z maso 10 kg spustimo iz mirovanja, medtem ko telo z maso 20 kg držimo na mestu. a) Kakšna je gravitacijska potencialna energija sistema mas v trenutku, ko spustimo drugo telo? b) Kakšna je kinetična energija drugega telesa, ko se to premakne za 0,20 m proti prvemu telesu? 9. Trdna krogla s polmerom R povzroča gravitacijski pospešek a g na svojem površju. Na kakšni razdalji od središča krogle je gravitacijski pospešek enak a g /3? (Namig: Upoštevaj razdalje znotraj in zunaj krogle.) 10. Spodnja skica prikazuje prečni presek Zemljine notranjosti (skica ni v pravilnem razmerju). Zemlja ni homogena celota, temveč je sestavljena iz treh plasti: skorje (3, 94 10 22 kg), plašča (4, 01 10 24 kg) in jedra (1, 93 10 24 kg). Debeline posameznih plasti so navedene na skici. Zemlja ima maso 5, 98 10 24 kg in polmer 6370 km. Predpostavimo, da je Zemlja okrogla, vrtenje zanemarimo. a) Izračunajte a g na površju. b) V Zemljino notranjost zvrtamo vrtino, ki sega do meje med skorjo in plaščem (do 25 km globine). Kakšna bi bila vrednost a g na dnu vrtine? c) Kakšna bi bila vrednost a g na dnu 25 km globoke vrtine, če bi bila Zemlja homogena krogla z enako maso in polmerom? 6345 km 25 km 3490 km Skica naloga 10. Skica naloga 11. 11. Komet, ki je priletel v naše osončje, v nekem trenutku leti s hitrostjo v 0. Vektor hitrosti v tem trenutku leži na premici, ki je od središča Sonca oddaljena za razdaljo l (glej skico). Poiščite najmanjšo razdaljo med kometom in Soncem. 12. Izračunajte gravitacijsko potencialno energijo in silo točkastega delca z maso m in tanke homogene palice z maso M in dolžino l, če ležita v ravni liniji na medsebojni razdalji a. 13. Planet se giblje po eliptični orbiti okoli Sonca. V nekem trenutku je na razdalji r 0 od Sonca in ima hitrost v 0. Kot med r 0 in v 0 je α. Poiščite najmanjšo in največjo razdaljo med planetom in Soncem na njegovi poti po orbiti. 14. Raketo izstrelimo s površja Zemlje. Kolikšna mora biti njena začetna hitrost, da bo raketa premagala zemeljsko težnost? 2

15. Izstrelek izstrelimo navpično navzgor s hitrostjo v = 5 km/s. Kolikšna je največja višina, ki jo izstrelek doseže? 16. a) Koliko energije potrebujemo, da raketa z maso 1500 kg, ki jo izstrelimo iz površja Zemlje navpično navzgor, doseže višino 300 km? b) Kolikšno energijo bi potrebovali, da raketo, ki smo jo izstrelili navpično navzgor, na višini 300 km utirimo v krožno orbito okrog Zemlje? 17. Koliko energije potrebujemo, če želimo v Zemljino orbito utiriti majhen asteroid z maso m in hitrostjo v, ki prileti na razdaljo r od središča Zemlje? 18. Vesoljsko plovilo leti s hitrostjo 10,4 km/s v x-smeri proti Saturnu, ki se giblje v negativni x- smeri s hitrostjo 9,6 km/s. Masa plovila je 825 kg, masa Saturna pa 5,69 10 26 kg. Gravitacijska sila Saturna na plovilo povzroči, da plovilo zavije okrog Saturna in nadaljuje svojo pot v negativni x-smeri. a) Kolikšna je končna hitrost plovila? b) Kolikšna bi bila končna hitrost plovila, če bi se Saturnu približevalo v negativni x-smeri, po interakciji s Saturnom pa bi pot nadaljevalo v pozitivni x-smeri? 19. Jupitrova luna Io potrebuje za en obhod okrog planeta 1,77 dneva. Kolikšna je masa Jupitra, če je velika polos orbite, po kateri kroži Io, dolga 4,22 10 8 m? 20. Predpostavimo, da je Jupiter edini planet v našem Osončju. Obhodni čas Jupitra okoli Sonca je 11,86 let, masa Jupitra 1,899 10 27 kg, masa Sonca pa 1,989 10 30 kg. Predpostavimo še, da se Jupiter giblje okrog Sonca po krožnici s polmerom 7,786 10 11 m. a) Kolikšen je prispevek Sonca k vrtilni količini sistema Sonce Jupiter? (Namig: Najprej določi razdaljo med Soncem in masnim težiščem sistema.) b) Kolikšen je prispevek Jupitra k skupni vrtini količini sistema? c) Vztrajnostni moment krogle z maso m in polmerom r zapišemo kot J = 2 5 mr2, če kroglo vrtimo okrog osi skozi njeno središče. Določi velikost vrtilne količine zaradi vrtenja okoli lastne osi ob predpostavki, da sta Sonce in Jupiter trdni krogli (kar seveda ne drži). Obhodni čas Sonca okrog lastne osi je 26 dni, polmer Sonca je 6,95 10 8 m, obhodni čas Jupitra okrog lastne osi je 10 ur, polmer Jupitra pa 6,9 10 7 m. d) Kateri del sistema Sonce - Jupiter največ prispeva k skupni vrtilni količini sistema? 21. Orbite kometov so običajno precej ekscentrične. Halleyev komet, ki ima obhodni čas 76 let, ima orbito z ekscentričnostjo 0,9673. a) Kolikšna je dolžina velike polosi take orbite? b) S pomočjo podatkov o kometu določi maso Sonca. c) Določi razdaljo med kometom in Soncem v periheliju in v apoheliju. d) Določi hitrost kometa v periheliju in apoheliju! e) Za koliko je kinetična energija kometa v periheliju večja od kinetične energije v apoheliju? A a b f P Matematični namig (lastnosti elipse): e = f a, f 2 = a 2 b 2 3

Nihanje 1. Klada z maso 0,10 kg niha naprej in nazaj v ravni črti po gladki vodoravni podlagi. Njen odmik od izhodišča opisuje enačba x = (10 cm) cos[(10 rad/s)t + π/2 rad]. a) Kakšna je frekvenca nihanja? b) Kolikšna je največja hitrost klade? Pri kateri vrednosti x jo klada doseže? c) Kolikšen je največji pospešek klade? Pri kateri vrednosti x ga klada doseže? d) Kakšna sila na klado povzroča njeno nihanje? 2. Dve kladi (m 1 = 1, 0 kg, m 2 = 10 kg) in vzmet (k = 200 N/m) so postavljeni na gladko vodoravno podlago. Koeficient lepenja med kladama je 0,40. Kolikšna je največja amplituda preprostega harmoničnega nihanja sistema vzmet - klada, če zgornja klada ne sme zdrsniti iz spodnje? Skica naloga 2. 3. Klada stoji na vrhu bata, ki niha v navpični smeri. a) Pri kakšni amplitudi nihanja se bosta bat in klada gibala ločeno, če je nihajni čas nihala 1,0 s? b) Kolikšna je največja frekvenca gibanja, če ima bat amplitudo 5,0 cm in sta klada in bat ves čas v stiku? 4. Vzmet brez mase visi s stropa in ima na spodnjem koncu pritrjen majhno telo. V začetni legi telesa y i je vzmet v ravnovesni legi. Telo nato spustimo, da niha v vertikalni smeri, tako da je najnižja lega telesa 10 cm pod y i. a) Kakšna je frekvenca nihanja? b) Kolikšna je hitrost telesa, ko je to 8,0 cm pod začetno lego? c) Ko na prvo telo pripnemo utež z maso 300 g, sistem niha s polovično frekvenco. Kolikšna je masa prvega telesa? d) Kje se nahaja nova ravnovesna lega nihala glede na y i? 5. Vzmet brez mase s konstanto 19 N/m visi navpično. Na prosti konec vzmeti obesimo telo z maso 0,20 kg in ga spustimo iz mirovanja. Pred spustom je bila vzmet v ravnovesni legi. a) Koliko pod začetno lego je najnižja točka, ki jo telo doseže? b) Kolikšna je frekvenca nihanja? c) Kolikšna je amplituda nihanja takega harmoničnega nihala? 6. Delec z maso 3,0 kg harmonično niha v eni dimenziji in se giblje po enačbi x = (5 m) cos[(π/3 rad/s)t + π/4 rad]. a) Pri kateri vrednosti x je potencialna energija delca enaka polovici njegove skupne energije? 4

b) Koliko časa potrebuje delec iz ravnovesne lege, da doseže to vrednost x? 7. Določi gravitacijski pospešek, če preprosto nihalo z dolžino 1,50 m naredi 72,0 nihajev v 180 s. 8. Nihalo je sestavljeno iz homogenega diska s polmerom 10,0 cm in maso 500 g, ki je pritrjen na homogeno palico dolžine 500 mm in mase 270 g. a) Izračunajte vztrajnostni moment nihala za vrtenje okoli osi skozi prosto krajišče palice. b) Kolikšna je razdalja med osjo vrtenja in težiščem nihala? c) Izračunajte nihajni čas nihala. Skica naloga 8. Skica naloga 9. 9. Palica dolžine L niha kot fizično nihalo okrog točke O (glej skico). a) Izpeljite izraz za nihajni čas glede na L in x, kjer je x razdalja med oporo in težiščem nihala. b) Za kakšno vrednost x/l je nihajni čas najkrajši? c) Pokaži, da je za L = 1, 00 m in g = 9, 80 m/s 2 najkrajši nihajni čas enak 1,53 s. 5