1. 1)
2. 2)
3. 3) 4. 4)
Nabrojati osnovne fizičke veličine i jednice SI? dužina {metar(m)}, masa{kilogram(kg)}, vreme {sekunda(s)}, jačina električne struje {amper(A)}, termodinamička temperature {kelvin(K)}, svetlosna jačina{kandela(cd)}, količina materijala{mol(mol)} Kako se dele fizičke veličine, obrazložiti? Dele se na osnovne i izvedene. Osnovne se ne definišu formulama već opisom njihovog merenja i biraju se na međunarodnim konferencijama, dok se izvedene definišu iz osnovnih pomoću fizičkih zakona. Sta je predmet kinematike? Predmet kinematike je kretanje tela ne uzimajući u obzir uzroke koji dovode do tog kretanja. Veličine kod kinematike su put, brzina, vreme i ubrzanje. Kako se definiše srednja brzina materijalne tačke? Srednja brzina se definiše kao količnik pomeraja tela i vremena za koje je izvršilo pomeraj. x
Vsr
t
5.
Napisati izraze za trenutnu brzinu i ubrzanje kod promenljivog paravolinijskog kretanja, nabrojati vrste pravolinijskog kretanja.
5)
Vtr
6.
Grafički prikazati preĎeni put i brzinu u funkciji vremena kod jednako promenljivog pravolinijskog kretanja. Brzina zavisi od vremena linearno, dok pređeni put zavisi po kvadratnoj funkciji.
6)
V t
x, atr t
, uniformno i promenljivo kretanje
7.
Napisati izraze za trenutnu brzinu i ubrzanje kod krivolinijskog kretanja, šta je tangencijalno a šta normalno ubrzanje, koliko je ukupno ubrzanje ?
7)
V tr
8. 8)
9.
9) 10. 10)
d V . Tangecijalno ubrzanje je ubrzanje koje deluje u pravcu brzine dt
i utiče na intenzitet brzine dok normalno ubrzanje deluje normalno na brzinu i utiče na njen pravac i smer. Ukupno ubrzanje je vektorski zbir ova dva ubrzanja a intenzitet mu je koren zbira njihovih kvadrata. Koje je to kružno kretanje i šta je period kružnog kretanja? Kružno kretanje je ono kod kog postoji tačka u sistemu od koje je u bilo kom trenutku telo konstantno udaljeno (centar kružnice) iliti kreće se po kružnici. Period kružnog kretanja je vreme potrebno telu da jednom opiše kružnicu. Definisati veličine kod kružnog kretanja koje su analogne brzini i ubrzanju kod pravolinijskog kretanja i navesti njihove jedinice u SI. Brzini je anologna ugaona brzina {
( ) }, a ubrzanju ugaono ubrzanje { s
Vo2 , x 2 g max
2Vo2 cos( ) sin( g
)
Vo2 sin( 2 ) g
Šta je domet kosog hica i pod kojim uslovom je maksimala? Domet kosog hica je rastojanje koje telo pređe po horizontali kada je u visini sa tačkom iz koje je počelo kretanje. Maksimalna je pod uslovom da je telo izbačeno
o
12. 12) 13. 13)
pod uglom od 45 u odnosu na horizont. Sta je predmet dinamike ? Predmet dinamike je proučavanje veze između kretanja tela i uzroka koji dovodi do njegovog kretanja. Kako glase I i III Njutnov zakon dinamike, napisati izraze? I Njutnov zakon - Svako telo teži da ostane u stanju mirovanja ili niformnog pravolinijskog kretanja sve dok dejstvom spoljašnjih sila nije prinuđeno da promeni svoje stanje.
n
Fi
0
i 1
III Njutnov zakon - Uzajamno dejstvo dva tela je uvek jednako i suprotno usmereno, odnosno sila akcije i reakcije uvek ima isti intenzitet i pravac a supotan smer. 14. 14)
}.
s2
Definisati kosi hitac i napisati izraze za maksimalnu visinu i domet kosog hic. Kosi hitac je kretanje tela kome je zadata početna brzina, čiji ugao pravca nije normalan o odnosu na podlogu, a zatim prepušteno uticaju gravitacione sile.
H max 11. 11)
dx, a tr dt
Fa
Fr
Kako glasi drugi Njutnov zakon dinamike ? Promena impulsa u vremena proporcionalna je sili koja deluje na telo i
vrši se u pravcu te sile. F ma 15. Šta je impuls. a šta impuls sile ? 15) Impuls je vektorska velicina istog pravca i smera kao brzina čiji je intenzitet m puta veći od intenziteta brzine. Impuls sile je vektorska veličina istog pravca i smera kao sila čiji je intenzitet t puta veći od intenziteta sile. 16. Šta je impuls i kako glasi zakon održanja impulsa za zatvoreni i otvoreni sistem ? 16) Impuls je vektorska veličina istog pravca i smera kao brzina čiji je intenzitet m puta veći od intenziteta brzine. Vektorski zbir impulsa tela koji čine zatvoreni
sistem u toku kretanja ostaje konstantan. Vektorski zbir impulsa tela koji čine otvoren sistem u toku kretanja ne ostaje konstantan. Promena impulsa otvorenog sistema jednak je impulsu rezultantne sile. 17. Šta je sila, navesti jedinicu za silu u SI i nabrojati vrste sila u prirodi ? 17) Sila je uzrok promene stanja kretanja tela ili njegovoj deformaciji. F (=) N. U prirodi postoje gravitacione, električne, sile jake i slabe interakcije. 18. Kada i kako na telo deluje cetripetalno ubrzanje, čemu je jednako ? 18) Centripetalno ubrzanje deluje na telo kada se kraće po kružnici, ima pravac poluprečnika i smer ka centru.
V2 r
at
19. Čemu je jednaka sila trenja, od čega ona zavisi a od čega ne ? 19)
Eksperimentalno je dokazano da se sila statičkog trenja
Ftrs može izraziti kao
F
, a sila dinamičkog Ftrd = d Fn . U oba izraza s i Ftrs = s n predstavljaju koeficijente statičkog i dinamičkog trenja. Statički koeficijent trenja je veći od dinamičkog. Oba koeficijenta zavise od vrste materijala, čistoće i hrapavosti dodirnih površina.
d
20. Pokazati kako se pomoću strmme ravni odreĎuje koeficijent trenja « mi » izmeĎu podloge i tela. 20) Ako se telo nalazi na strmoj ravni čiji se nagib može menjati, težina tela se može razložiti na komponentu
F// duž strme ravni i normalnu komponentu Fn . Ugao
se povećava sve dok telo ne počne da klizi. U tom trenutku (granicni ugao komponenta težine F jednaka je sili statičkog trenja
F
Ftrs
max )
.
Fn
(1)
Ftrs =
(2)
Ftrd =
(3)
F//
Q sin(
(4)
Fn
Q cos(
s
d
Fn max
)
Ftrs
max )
Zamenom izraza (4) i (3) u izraz (1) za statičkog trenja se dobija Prema tome, koeficijent statičkog trenja jednak je tangensu ugla
tan(
s
max
).
max , pri kome počinje
klizanje tela po strmoj ravni. Na sličan način može se odrediti koeficijent dinamičkog trenja. Naime, kada telo počne da klizi niz strmu ravan, za održavanje njegovog uniformnog kretanja potreban je manji ugao strme ravni , pa se koeficijent dinamičkog trenja može max
izraziti kao
d
tan( ) .
21. Kako se definiše rad u mehanici i koja je jedinica za rad u SI? Napisati izraz za rad u opštem slučaju. 21) Mehanički rad je mera dejstva odgovarajuće sile. Rad je skalarna veličina definisana 2-ma vektorskim veličinama.
F
F B
A
- vektor sile
B - vektor puta Jedinica za rad je [
N m J
Rad u opštem slučaju je:
] (džul)
dA F ds
dA - elementarni rad
F
- sila ds - elementarna dužina 22. Koja je veza izmeĎu rada i energije ? 22) Rad opisuje promenu energije E k A - teorema energije i rada
E - promena energije
A - rad
k
- koeficijent proporcionalnosti (konstanta) 23. U kojim vidovima se javlja mehanička energija? 23) Javlja se kao: 1. Kinetička – predstavlja meru mehaničkog kretanja tela
Ek
2. Potencijalna – energija mirovanja, poseduje je svako telo
Ep
m v2 2
m g h
24. Kako glasi zakon održanja energije? Navesti primer. 24) U zatvorenom sistemu tela između kojih deluju samo konzervativne sile mehanička energija se održava tj. ne menja se u toku vremena. Et - const. Et Ek Ep Primer: Slobodno padanje tela bez početne brzine, kada se zanemari sila trenja sa vazduhom. Njegova ukupna energija E jednaka je njegovoj potencijalnoj energiji Ep m g h . Kada se telo
pusti da pada, njegova potencijalna energija se smanjuje na račun kinetičke
Ek
m v2 2
. Ukupna
energija u bilo kojoj tački ostaje ista. 25. Šta je snaga? Koja je jedinica za snagu u SI? 25) Snaga predstavlja brzinu vršenja rada.
A ;[W t
P
J ] s
Jedinica za snagu W (vat)
26. Šta je sudar, koje vrste sudara postoje i koji zakoni važe za njih?
s
1
26) Sudar predstavlja susret (interakciju) dva tela koji traje voma kratko ( 10 do 10 6 ) Sudari se dele na: 1. Idealno elastične 2. Idealno neelastične 3. Delimično elastične Za idelano elastične važi: zakon održanja energije i zakon održanja impulsa Kod neelastičnih važi: zakon održanja impulsa +ostatak energije se oslobadja kao toplota ili neka druga vrsta energije. 27. Definisati moment sile? 27) Rotaciono kretanje tela je kretanje oko svoje ose gde svaka tačka tela obavlja kružno kretanje od ose rotacije, odnosno momenta sile Intezitet momenta sile je jednak proizvodu te sile i radijusa
M
F r
I
m r2
(nepoznat ostatak) 28. Šta je moment inercije i kako se izražava? Koja mu je jedinica u SI? 28) Moment inercije predstavlja količnik mase tela i kvadrata radijusa kružne putanje.
M
što predstavlja II Njutnov zakon za rotaciono kretanje
I
[ kg m ]
29. Kako se izražavaju kinetička energija rada i snaga kod rotacionog kretanja? 29) Kinetička energija I 2
Ek
2
Rad kod rotacionog kretanja je
A M
dA dt
d M dt
kada podelimo sa
dt
Snaga se izražava
dA Md
M Q t
P
Q t
P M
Odnosno
dA dt
dQ dt
P
30. Definisati moment impulsa i matematički interpretirati zakon održanja momenta impulsa. 30) Moment impulsa
L predstavlja proizvod rastojanja r materijalne tačke od ose rotacije
L m v r
i njenog impulsa. Matematička interpretacija zakona o održanju momenta impulsa glasi: Moment impulsa zatvorenog sistema se održava odnosno ne menja se u toku vremena
L const
I
const
38. Kako se formira Celzijusova skala? Kako je povezana Celzijusova skala sa Kelvinovom skalom? 38) U Celzijusovoj skali prava tacka je tacka topljenja leda tj. ravnotezna ravnotezna temeratura smese ciste vode i leda na nomalnom atmosferskom pritisku. Druga tacka je temperatura kljucanja vode na normalnom atmosferskom pritisku. Prva tacka je na 0 dok je druga na 100 stepeni. Sa Celzijusove skale se prelazi na Kelvinovu tako sto se broju iz prve C-skale doda 273. Pozitivna nula se kod Celzijusa nalazi na -273 stepena dok je kod Kelvina na 0 K. 39. Napisati izraze za promenu dužine i zapremine čvrstih materijala pri zagrevanju. Kako su povezani toplotni koeficijenti linearnog, površinskog i zapreminskog širenja čvrstih tela? 39)
l
l 0 (1
(t t 0 ))
l 0 (1
t)
l je duzina stapa na temeraturi t . V 0c
V0 (1
a
2
gde je
l 0 duzina stapa na temperaturi t 0 0 c t ) gde je V 0 zaperemina tela na temperaturi
3
40. ta se dešava sa gustinom čvrstih i tečnih tela pri zagrevanju ? Šta je anomalija vode ? 40)
gde je
0
1
0 gustina tela na 0 stepeni. Iz izraza se vidi da je gustina tela obrnuto
t
proporcionalna temperaturi tela, odnosno sto je veca temeratura to je gustina tela manja. Anomalija vode se ogleda u tome da pri zagrevanju od 0 c do 4 c umesto da dolazi do porasta, njena zapremina se smanjuje tj. termicki koeficijent zapremisnkog sirenja je negativan u tom intervalu pa se samim tim i gustina povecava sa porastom temerature. 41. Napisati izraz za termičko naprezanje materijala. 41) Ako se na bilo koji nacin spreci termicko sirenje tela dolazi do njegovog termickog naprezanja. Pri termickom naprezanju, kada stap ne bi mogao da se skuplja ili izduzi, onda bi doslo do istezanja ili sabijanja sto se moze izracunati Hukovim zakonom:
da se skuplja promena njegove duzine bila bi
l
F
SE y
l t , odakle je l l
formulu dobija se
F S
Ey
t
gde je
F S
l . Kad bi stap mogao l t . Zamenom ove u prvu
normalan napon koji odgovara termickom naprezanju.
42. Šta je idealni gas ? 42) Kod gasova smatra se da je zapremina molekula gasa zanemarljiva u odnosu na zapreminu suda u kome se gas nalazi. Zanemaruju se medjumolekularne sile a sudar izmedju molekula gasa i zidova se
smatra savrseno elasticnim. 43. Kako glase osnovni zakoni idealnih gasova ? 43) Osnovni zakoni idealnih gasova su Bojl-Mariotov, Gej-Lisakov, Sarlov, Avogadrov i Daltonov. Bojl-Mariotov zakon : Pri konstantnoj temperaturi zapremina date kolicine gasa obrnuto je srazmerna pritisku ili PV const . Gej-Lisakov : Pri konstantnom pritisku zapremina gasa je proporcionalna termodinamickoj temperaturi ili termodinamickoj temperaturi ili
V T P T
Sarlov : Pri konstantnoj zapremini pritisak gasa je proporcionalan
const .
Avogadrov :U jednakim zapreminama idealnih gasova, na istoj
const .
temeraturi i istom pritisku, nalazi se isti broj molekula (atoma). Jedan mol bilo kog gasa pri normalnim uslovima zauzima zapreminu
Vm 23
Na
6,02 10 mol
22,41 10 3 m 3
i sadrzi isti broj cestica a to je Avogadrov broj
1 . Daltonov : U smesi gasova koji medjusobno ne reaguju hemijski, svaki
gas deluje sopstvenim pritiskom nezavisno, kao da dugi gasovi nisu prisutni. Ukupan pritisak u sudu jednak je zbiru parcijalnih pritisaka prisutnih gasova. 44. Napisati jednačinu stanja idealnih gasova. 44) Klapejron-Mendeljejeva jednacina : pV
RT
m
redom pritisak, zapremina i temperatura gasa, konstanta.
Vm
n
odakle proizilazi
je broj molova gasa a
pV R
nRT
gde su
P, V , T
je univerzalna gasna
je zapremina koju zauzima jedan mol bilo kog gasa pri normalnim uslovima.
n
Broj molova racuna se kao kolicnik mase i molane mase gasa. 45. Šta je specifični toplotni kapacitet, a šta moralni specifični toplotni kapacitet ? Kojim se jedinicama SI izrašavaju ? 45) Specificni toplotni kapacitet predstavlja odnos toplotnog kapaciteta i mase tela. Toplotni kapacitet se definise kao kolicnik primljene toplote i povecanja temperature. Molarni specificni toplotni kapacitet predstavlja kolicinu toplote potrebnu jednom molu materijala da povisi temperature za jedan stepen ili Kelvin i definise se kao
C
cM tj. proizvod specificnog toplotnog efekta i molarne mase. c(
)
J , J C( ) molK kgK
.
46. Napisati osnovnu kalorimetrijsku jednačinu. 46)
Q
mc(t2 t1 )
temperature sa
gde je Q kolicina toplote koje je telo predalo ili primilo prilikom promene
t1 na t 2 , m je masa tela a c
je specificni toplotni kapacitet.
47. Nabrojati osnovne načine prenošenja toplote. 47) Toplota se prenosi : provodjenjem (kondukcijom), strujanjem (konvekcijom) i zracenjem (radijacijom). 48. Napisati izraz za Furijeov zakon provodjenja toplote. 48)
dQ d
S
dt dx
, gde je
dQ d
trenutna brzina prenosenja toplote,
S povrsina normalan na pravac prostiranja toplote i dt
koeficijent toplotne provodljivosti,
temperaturni gradijent.
dx 49. Kako se odvija prenošenje toplote strujanjem ? 49) Prenosenje toplote strujanjem nastaje strujanjem nekog fluida oko cvrstog tela. Ako njihove temperature nisu iste onda dolazi do razmene toplote izmedju njih. Ako je veca temperatura tela onda se fluid u njegovoj blizini zagreva i gustina mu se smanjuje pa fluid struji navise, u suprotnom fluid se hladi, gustina se povecava i onda struji nanize.
qc
dQ d
hS (tt t f )
gde je
qc
brzina prenosenja toplote,
h koeficijent prelaza toplote sa povrsine
tela na fluid, S povrsina tela, tt temeratura povrsine tela i tf temperatura fluida. 50. Kako se odvija prenošenje toplote zračenjem? 50) Prenosenje toplote zracenjem vrsi se posredstvom elektromagnetnih talasa koje zrace zagrejana tela. Talasna duzina zracenja zavisi samo od temperature na kojoj se telo nalazi a ne od razlike njegove i temperature okoline kao sto je slucaj kod provodjenja i strujanja. Kod zracenja energija prelazi u energiju zracenja koja se na drugom telu apsorbuje i ponovo prelazi u toplotu.
E
e T 4 , gde je
E
emisiona moc tela,
e emitovnost tela,
konstanta proporcionalnosti i
T
temperatura tela. Apsolutno crno telo ima emitovnost e 1. 1. Cemu je jednaka unutrasnja energija gasa? Opisati stepene slobode. Unitrsnja energija gasa predstavlja zbir energija haoticnog kretanja mikrocestica sistema i energije njihovog medjusobnog dejstva.
gde je n broj molova gasa, i je zbir stepena slobode rotacionog i
,a
je stepen slobode translatornog,
dvostrukog oscilatornog kretanja molekula, R je gasna konstanta a T je temperature
gasa, m je masa gasa a M je molarna masa. Broj stepeni slobode predstavlja broj nezavisnih velicina koje odredjuju polozaj sistema u prostoru. Polozaj materijalne tacke odredjen je sa tri koordinate a polozaj krutog tela sa 6. 2. Definisati molarni i specijalni toplotni kapacitet nekog materijala i koja je veza izmedju njih? Spec. top. kapacitet materijala predstavlja kolicinu toplote koja je potrebna za zagrevanje jednog kilograma materijala za 1
ili 1K.
Molarni spec. top. kapacitet predstavlja kolicinu toplote koja je potrebna za zagrevanje jednog mola materijala za 1
ili 1K.
gde je dQ promena kolicina toplote, m je masa materijala, n je broj molova gasa a dT je promena temperature, M je molarna masa materijala. 3. Kako se definisu specificni toplotni kapaciteti pri konstantnoj zapremini i konstantnom pritisku? Od cega oni zavise i koja je veza izmedju njih? Prema prvom principu termodinamike Ako se gas zagreva pri konstantnoj zapremini, rad spoljasnjih sila jednak je nuli (
),
pa se kolicina toplote dovedena gasu trosi samo na povecanje njegove unutrasnje energije, i onda se gornja formula svodi na:
pa zamenom druge formule u prvu dobija se
Ako se gas zagreva pri konstantnom pritisku onda je po prvoj formuli
odnosno
4. 5.
, jer je
Cemu je jednak rad gasa pri promeni njegove zapremine? Pokazati na primeru izobarnog i izotermnog procesa.
Izobarni proces. Rad gasa pri njegovom izobarnom sirenju od zapremine V1 do zapremine V2 dat je izrazom
Izotermni proces. Rad gasa pri njegovom izotermnom sirenju od zapremine V1 do zapremine V2 dat je izrazom
6.
Koliki rad izvrsi gas pri sirenju od zapremine
7.
od zapremine data izrazom p(V)=3V.
do
ako je zavisnost pritiska
6. Definisati I princip termodinamike. Kolicina toplote dovedena izolovanom sistemu, jedan deo trosi na povecavanje unutrasnje energije ∆U, a ostatak na rad A koj sistem vrsi nad okolnim telima. Q=∆U+A, a za male promene izraz glasi dQ=dU+dA ili δQ=dU+δA (gde je dU beskonacno mala promena unutrasnje energije sistema, δA beskonacno mali rad i δQ beskonacno mala kolicina tolote. Prema prvom principu termodinamike nemoguce je konstruisati masinu koja bi stvarala energiju ni iz cega (perpetuum mobile prve vrste je nemoguc). 8. Definisati adijabatski proces, napisati izraz i nacrtati grafik. Pod adijabatskim procesom podrazumeva se promena stanja sistema bez razmene toplote izmedju njega i okoline. U prirodi ne postoi ovakav proces ali im se po svojim osobinama priblizavaju procesi koj se brzo odvijaju (sirenje zvuka). Iz prvog principa termodinamike proizilazi da je za adijabatski proces dA=-dU tj. spoljasnji rad vrsi se na racun unutrasnje energije sistema.
Kod adijabatskog sirenja promene u gasu izrazavaju se preko Puasonovih j-na ,
,
9. Nacrtati Karnoov kruzni proces. Cemu je jednak koeficijent korisnog dejstvaovog procesa? Koeficijent korisnog dejstva u ovom slucaju mozemo izraziti kao:
Primenjujuci izraz za adijabate dobija se
;
ili: I na kraju se dobija: 10. Opisati drugi princip termodinamike. Cemu je jednak koeficijent korisnog dejstva kod bilo kog kruznog procesa? Postoji nekoliko definicija drugog principa termodinamike: Koefijent korisnog dejstva toplotne masine odredjen je samo temperaturom grejaca i hladnjaka. (Karno) Toplota ne moze spontano prelaziti sa tela nize na telo vise temperature (Klauzijus) U prirodi je nemoguc proces kod kojeg bi se celokupna toplota pretvorila u rad (Plank) tj. nemoguc je perpetuum mobile druge vrste. Ovaj princip proizilazi iz analize rada toplotnih masina. Toplotne masine rade tako sto se od rezervoara vise temperature T1 (grejac), u toku ciklusa oduzima kolicina toplote Q1, a rezervoaru sa nizom temperatutom T2 (hladnjak) predaje kolicina toplote Q2. Izvseni rad u toku ciklusa je A=Q1-Q2. T1-veca temperatura (grejaca) T2-niza temperatura (hladnjak) 10. Kakve su to linearne harmonijske oscilcije? Nabrojati harmonijske oscilatore. Linearne harmonijske oscilacije su oscilacije kod kojih se elongacija u toku vremena menja po sinusnom ili kosinusnom zakonu.
Harmonijski oscilatori: 1)telo obeseno o elasticnu oprugu 2)sistem koji vrsi torzione oscilacije, torziono klatno 3)fizicko klatno 4)matematicko klatno
11.Skicirati jedan linearni harmonijski oscilator. Napisati resenje j-ne njegovih neprigusenih oscilacija i predstaviti graficki tu zavsinost.
12. Cemu je jednaka energija linearnog harmonijskog oscilatora? Ukupna energija tela koje vrsi harmonijsko oscilovanje jednaka je zbiru kineticke i potencijalne energije:
13. Napisati j-nu kretanja kod prigusenih oscilacija, kao i njeno resenje.
14. Napisati izraz i nacrtati grafik promene amlitude linearnog harmonijskog oscilatora sa vremenom, kod prigusenih oscilacija.
gde je
amplituda u pocetku posmatranja oscilovanja (t=0),
prigusenja, a
je koeficijent
proteklo vreme od pocetka oscilovanja do posmatranog trenutka.
15. Sta je logaritamski dekrement prigusenja?Napisati izraz. Logaritamski dekrement prigusenja je logaritam odnosa amplituda dve uzastopne oscilacije i racuna se posledecoj formuli
u izrazu N predstavlja broj oscilacija koji se izvrsi dok amplituda ne opadne za e puta od pocetne vrednosti. 16. Kako nastaju prinudne oscilacije? Da bi realni oscilator vrsio neprigusene oscilacije neophodno je da mu se izgubljena energija stalno nadoknadjuje. Nadoknadjivanje energije kod mehanickih oscilacija najcesce vrsi neka spoljasnja sila (prinudna sila) koja se menja po sledecem zakonu:
gde su Fo i
amplituda i kruzna frekvencija oscilovanja prinudne sile. Ovako nastale
oscilacije se nazivaju prinudnim oscilacijama. 17. Kako se vrĹĄi prenoĹĄenje mehaniÄ?kih talasa?(impulsi=talas) Prostiranje jednog impulsa kroz sredinu i zatim sukcesivno uspostavljanje ravnoteznog polozaja cestica vrsi se odredjenom brzinom c koja zavisi od osobina sredine. Takva pojava nosi naziv talasni impuls. Pod brzinom c se nesme podrazumevati brzina kretanja cestica v, jer je
.
Ako Cestice elasticne sredine neprekidno osciluju pod dejstvom neke spoljasnje periodicne sile sinusnog karaktera, tada se impuls (poremecaj) i mesta zgusnjavanja i razredjivanja sredine neprekidno sire u prostoru, takodje brzinom c. Dakle, stacionarno prostiranje poremecaja kroz elasticnu sredinu nazvano je talas ili talasno kretanje, a cestice sredina od koje talas polazi talasni izvor. Prenosenje impulsa moze se pratiti na sledecim primerima. Ako se na jednom kraju zategnutog uzeta izazove oscilatorno kretanje normalno na njegov pravac, ono ce se prenositi duz uzeta odredjenom brzinom. Ova pojava se takodje moze zapaziti kod niza identicnih kuglica poredjanih u
nizu. Ako u ovakav niz kuglica odredjenom brzinom, ceono, udari nova kuglica iste mase, posle kratkog vremena kuglica sa kraja niza ce se odvojiti i kretati istom brzinom kao upadna, dok ce ostale mirovati. Dakle, upadna kuglica je donela sredini (nizu kuglica) odredjeni impuls i taj se impuls prosirio kroz sredinu odredjenom brzinom. 18. Napisati jednacinu progresivnog talasa I prikazati je graficki. Pod progresivnim talasom podrazumeva se takav talas koji se prostire u istom pravcu i smeru, idealno uzev, do kraja elasticne sredine. U stvari, energija koju prenosi talas predaje se sredini, pri cemu opada amplituda talasa. Tamo gde amplituda postane jednaka nuli prestaje sirenje talasa.
S obzirom da jednacina progresivnog telasa zavisi od dve promenjljive ( dve zavisnosti elongacije: pod a) kada je vrednost toku vremena; pod b) kada je vrednost
) onda postoje i
konstantna i u toj tacki se posmatra
u
konstantna, odnosno u tom vremenskom trenutku
se posmatra zavisnost elongacije od koordinate 19. Kakav je to transverzalni a kakav longitudinalni talas? Kroz koje sredine moze da se prostire jedan a kroz koje drugi tip talasa? -Ako je pravac prostiranja impulsa normalan na prava prostiranja cestica onda je to transverzalan, a ako je pravac prostiranja impulsa isti sa pravcem oscilovanja cestica talas je longitudinalan. Transverzalni talasi se mogu prostirati samo u cvrstim telima a longitudinalni u telima bilo kog agregatnog stanja. 20.Kako se u zavisnosti od gustine sredine kroz koju se prostiru menja brzina transverzalnih i longitudinalnih talasa? Napisati odgovarajuce izraze za brzine prostiranja. -Transverzalni:
c-brzina prostiranja transverzalnih talasa
F
c
F-sila zatezanja uzeta -linearna gustina Brzina prostiranja transverzalnih impulsa zavisi samo od sile zatezanja uzeta i linearne gustine
.
Impuls se brze prostire ukoliko je uze tanje i sila kojom je uze zatgnuto veca. -Longitudunalni:
pk
c
c
Ey
----- brzina prostiranja longitudinalnih talasa u cvrstim telima
- - - - - - brzina prostiranja talasu u gasovima
t
E y - Jungov modul elasticnosti gustina materijala p – pritisak gasa k – odnos specificnih toplotnih kapaciteta pri konstantnom pritisku i konstantnoj zapremini
t
- gustina gasa na temperaturi t
Brzina prostiranja longitudinalnih talasa zavisi od osobina materijala. 21. Sta je interferencija talasa? U oblasti poklapanja talasa oscilacije cestica se superponiraju jedna na drugu, vrsi se interferencija ili slagaje talasa pri kojem na nekim mestima cestice sredine mogu oscilovati sa vecom amplitudom a na nekim sa manjom amplitudom. Najcesce se posmatra interferencija koherentnih talasa ( iste frekvencije ) i konstantne fazne razlike. 22. Šta su stojeći talasi? Kada se oni javljaju? Poseban slučaj interferencije talsa predstavlja stojeći talas. Stojeci talas se obrazuje pri susretu dva progresivna talasa jednakih frekvencija i amplituda, a suprotnih smerova kretanja. Neka su ta dva talasa zadata jednacinama
onda ce rezultujuci talas biti 23. U čemu je razlika izmedju talasnog i oscilatornog kretanja?Objasniti. Oscilatorno kretanje je periodično kretanje nekog tela ili čestice, kada se ono posle nekog vremena vraća u prvobitni položaj. Talasno kretanje nastaje kad oscilacija jedne čestice izazove oscilacije drugih čestica. Tj. Oscilatorno kretanje se vrši po nekoj putanji dok je talasno kretanje stacionarno. 24. Napisati izraze za zakone po kojima se vrši odbijanje I prelamanje talasa. Zakon odbijanja (refleksija) α=α’ (Upadni ugao jednak je odbojnom uglu) Zakon prelamanja (refrakcija) ---Kada talasni front naidje na granicnu povrsinu koja razdvaja dve sredine u kojima je brzina prostiranja talasa razlicita, pri prelazu u drugu sredinu dolazi do
promene njegovog pravca kretanja.
, gde je α
ili
upadni a β prelomni ugao zraka u odnosu na normalu na ravan koja razdvaja sredine, c1 i c2 brzine prostiranja talasa u tim sredinama, n12 je relativni indeks prelamanja druge sredine u odnosu na prvu, a n1 i n2 relativni indeksi prelamanja odgovarajucih sredina u odnosu na vakuum. 25. Šta je zvuk, a šta akustika? Koja je razlika izmedju tona i šuma? Mehaničke oscilacije koje se prostiru u elastičnoj sredini (čvrstoj, tečnoj ili gasovitoj), a zapažaju se čulom sluha, nazivaju se zvučni talasi (zvuk). Akustika je nauka o zvuku. Ljudsko uho registruje zvučne talase čije su frekvencije približno od 20 Hz do 20 kHz. Talasi sa frekvencijom < 20Hz su Infrazvuk, a sa ν>20kHz ultrazvuk. Ton ima pravilne oscilacije tj. odredjenu frekvenciju, dok šum predstavlja složeni talas promenljivih frekvenicija I amplitude. 26. Kakvi su spektri Tona i Šuma? Nacrtati njihove spektre. Ton ima liniski spektar , dok šum ima kontinualni.
I –Intenzitet zvuka ν- Frekvencija 27. Po čemu je ljudsko uho ograničeno u prijemu zvuka? Šta je prag čujnosti? Od čega on zavisi? Ljudko uho je ograničeno u prijemu zvuka po frekvenciji i po intezitetu zvuka. Ljudsko uho registruje zvučne talase cije su frekvencije priblizno od 20Hz do 20kHz. Prag čujnosti je minimalni intezitet zvuka koji može da registruje ljudsko uho. On zavisi od frekvencije. Uho je najosteljivije pri frekvencijama o 1500Hz do 3000Hz kada je prag cujnosti reda
.
28. Kako se menja brzina prostiranja talasa kroz gas sa promenom temperature? Napisati izraz. Sa povecanjem temperature brzina prostiranja talasa kroz gas raste sa porastom temperature po zakonu:
gde je
brzina prostiranja talasa u gasu kada se on nalazi na temperaturi od
.
29. Koji su uslovi za formiranje stojećih talasa kod šipke učvršćene po sredini i u vazdušnoj cevi zatvorenoj na jednom kraju. Skicirati. Uslovi za formiranje stojećih talasa kod šipke učvršćene na sredini su: i
Uslovi za formiranje stojecih talasa u vazdusnoj cevi zatvorenoj na jednom kraju su: i 30. Koji su uslovi za formiranje stojećih talasa kod šipke učvršćene na jednom kraju i u vazdušnoj cevi otvorenoj na oba kraj. Skicirati. Uslovi za formiranje stojećih t alasa kod sipke ucvrscene na jednom kraju su: i
Uslovi za formiranje stojecih talasa u vazdusnoj cevi
otvorenoj na oba kraja su:
i 32. Sta je subjektivna, a sta objektivna jacina zvuka? Napisati izraze. Objektivna jacina zvuka predstavlja srednju vrednost energije koju prenesu zvucni talasi u jedinici vremena kroz jedinicu povrsine normalne na pravac prostiranja talasa. Formula za racunanje objektivne jac. zvuka je
, gde je
amplituda pritiska, c je brzina prostiranja zvuka u toj sredini
a
gustina sredine.
Subjektivna jacina zvuka je jacina koja se opaza culom sluha i zavisi od objektivne. Zbog razlicite osetljivosti uha na zvukove razlicitih frekvencija ta zavisnost je veoma slozena i data je izrazom ,
decibelima (dB),
gde je k jednako 1 ako se nivo zvuka meri u belima (B) i 10 ako se meri u
je intenzitet zvuka na granici cujnosti a
je objektivna vrednost zvuka.
33. Koliko se promeni subjektivna jacina zvuka, ukoliko se objektivna poveca 10000 puta? , ,
za za 34.Kako se definise koeficijent apsorbcije zvucnih talasa?
A=
Pa Pu
,gde je
Pa
zvucna snaga koja se apsorbuje na odredjenoj povrsini,
Pu
ukupna zvucna
snaga koja pada na tu povrsinu.Kada zvucni izvor osciluje u zatvorenoj prostoriji slusalac nece cuti samo emitovani zvuk vec I zvuk koji se odbija od povrsina koje slabo apsorbuju zvuk (zidovi.plafon,pod).Ako izvor konstantno emituje zvucne talase koji zidovi I ostale povrsine slabo apsorbuju,mogu se obrazovati stojeci talasi u pojedinim delovima prostorije .Zbog toga ce se u nekim delovima prostorije zvuk cuti jace,a u nekim slabije.Razliciti materijali razlicito absorbuju zvucne talase. Ova osobina materijala okarakterisana je koeficijentom apsorpcije A. 35.Sta je reverberacija, a sta vreme reverberacije? Po prestanku emisije zvuk se I dalje odrzava u prostoriji .Ova pojava se naziva reverberacija. A vreme u toku kojeg se jos uvek cuje zvuk po prestanku njegovog emitovanja naziva se vreme reverberacije. 36. Kako se definise vreme reverberacije? Radi bolje definicije I lakseg merenja vremena reverberacije u tehnici je usvojeno da se ono racuna od momenta prestanka rada zvucnog izvora,do momenta kada intezitet zvuka opadne na milioniti deo prvobitne vrednosti,tj. za 60db.Opsta formula za izracunavanje u slucaju da se ne trazi velika preciznost je: t
V r =0,165 ,V-zapremina ,S-ukupna povrsina prostorije zajedno sa predmetima koji se nalaze u njoj. S
37. Ukratko opisati Doplerov efekat i napisati opstu jednacinu? Doplerov efekat je promena frekvencije oscilovanja zvucnog izvora,koji registruje prijemnik pri njihovom medjusobnom kretanju.Imamo nekoliko situacija u zavisnosti od kretanja izvora I prijemnika to su: Kada izvor I prijemnik miruju u odnosu na sredinu,kada se prijemnik priblizava zvucnom izvoru koji miruje,izvor se priblizava prijemniku koji miruje,izvor I prijemnik se krecu jedan u odnosu na drugi.Opsta formula je:
39. Kako glase osnovni zakoni geometrijske optike? Prvi zakon je zakon pravolinijskog prostiranja svetlosti. On se odnosi na homogene sredine i jasno se manifestuje pri obrazovanju senke neprovidnih tela. Drugi zakon je zakon nezavisnog prostiranja svetlosnih zraka. On se moze formulisati na sledeci nacin: do uzajamnog dejstva dva svetlosna zraka dolazi na mestu njihovog susreta, a dalje se krecu nezavisno. Treci zakon, ili zakon odbijanja svetlosnih zraka od odredjenih granicnih povrsina glasi: a) upadni ugao svetlosnog zraka jednak je odbojnom uglu, b) upadni i odbojni zrak leze u istoj ravni sa normalom na granicnu povrsinu u tacki upada zraka. Ovaj zakon vazi za slucajeve pravilnog odbijanja svetlosti, kada se zraci odbijaju od glatkih, brusenih i opticki poliranih povrsina Cetvrti zakon ili zakon prelamanja svetlosti na ravnoj granicnoj povrsini izmedju dve nepokretne, homogene i izotropne sredine glasi: a) sinusi upadnog i prelomnog ugla odnose se kao brzine prostiranja svetlosti u tim sredinama b) upadni i prelomni zrak leze u istoj ravni sa normalom na granicnu povrsinu koja prolazi kroz tacku preloma 40. Po čemu je karakteristicno prelamanje svetlosti kroz prizmu? Kod prizme je moguce ostvariti minimalno skretanje zraka (slucaj kada je upadni ugao priblizno jednak prelomnom) pa je samim tim prizma karakteristicna jer se bas to njeno svojstvo moze koristiti za mnoge druge stvari: Za razlaganje polihromatske svetlosti radi dobijanja njenog spektra, za stvaranje totalne refleksije koja se koristi kod optickih instrumenata itd. 41. Sta je ugao devijacije? Kada je ugao devijacije najmanji? Posle dvostrukog prelamanja zrak skrene za ugao δ, koji se naziva ugao skretanja ili ugao devijacije. Ovaj ugao je jednak δ=(α1+α2)-(β1+β2) Zakon prelamanja u tacki O bice: sin Najmanje skretanje nastaje za uslov α1=α2, odakle dobijamo jednacinu δ= θ(n-1), gde je δ-ugao devijacije, a θ-ugao na vrhu prizme
42. Sta je disperzija svetlosti? Sta je mera disperzije, a sta disperziona moc? Brzina svetlosti u vakuumu je, bez obzira na talasnu duzinu ista. Ali, pri prostiranju svetlosti kroz razlicite providne materijale, njena brzina, a samim tim i indeks prelamanja su funkcije talasne duzine. Prema tome, pri propustanju polihromatske svetlosti kroz ovakve materijale dolazi do razlaganja svetlosti po talasnim duzinama. Ova pojava se naziva disperzija. Ukoliko zrak bele polihromatske svetlosti pada na opticku prizmu. Posto indeks prelamanja zavisi od talasne duzine, najvise ce skrenuti ljubicasta svetlost a najmanje crvena, dok ce ostale boje (indigo, plava, zelena, zuta, narandzasta) biti izmedju njih. Dakle, pri napustanju prizme bela svetlostje razlozena na boje - dobijen je spektar polihromatske svetlosti. Mera disperzije ili disperzija predstavlja razliku dva ugla skretanja. Neka je
ugao skretanja zraka svetlosti B, a
ugao skretanja zraka svetlosti C. Tada razlika
ÂĄ
predstavlja meru disperzije. Ako su upadni ugao polihromatske svetlosti, indeks prelamanja prizme i ugao prizme mali, iako je ispunjen uslov priblizno minimalnog skretanja svetlosnog zraka, tada se za uglove skretanja moze primeniti izraz δ= θ(n-1), pa je , , pa je Disperziona moc predstavlja odnos mere disperzije
46. Napisati jednacinu tankog sociva. Kako se uzimaju znaci u njoj? Cemu je jednaka zizna daljina? Socivo je tanko ako je njegova debljina mnogo manja od poluprecnika sfernih povrsina koje ga cine.
p-rastojanje predmeta od sociva l-rastojanje lika od sociva f-zizna daljina sociva
n-index prelamanja sociva R1,R2-poluprecnici sfernih povrsina sociva 47. Sta je ziza sociva? Cemu je jednako uvecanje sociva? Ziza predstavlja rastojanje lika od sociva kad se predmet nalazi u beskonacnosti. Uvecanje tankog sociva racuna iz uvecanja pri prelamanju svetlosti na sfernoj granicnoj povrsini. Kada se taj izraz primeni na obe granicne povrsine dobija se:
odakle sledi 48. Skiciranjem odrediti polozaj lika predmeta koji se nalaze na rastojanju o vecem od f ispred tankog bikonveksnog sociva.
49. Skiciranjem odrediti polozaj lika predmeta koji se nalaze na rastojanju o vecem od f ispred
tankog bikonkavnog sociva.
50.Ukratko objasniti funkcionisanje optickog mikroskopa? U cemu se razlikuje od elektronskog mikroskopa? Opticki mikroskop se sastoji od dva sociva, objektiva i okulara. Zizna daljina objektiva je mnogo mala, a okulara znatno veca od zize objektiva. Predmet se postavi ispred zize objektiva i onda se dobija realan, obrnut i uvecan lik. Taj lik je predmet za socivo okulara, i nalazi se iza zize okulara tako da se od njega dobija novi lik koji je imaginaran, obrnut i uvecan. Uvecanje predmeta zavisi od rastojanja ozmedju sociva objektiva i okulara. Kod optickog mikroskopa svetlost pada na predmet pa zatim prolazi kroz sociva i dobija se lik, dok se kod elektronskog dobija tako sto se umesto snopa svetosti koristi snop ubrzanih elektrona u vakuumu koji tako ubrzano imaju osobine talasa. 51. Sta je lupa?Koliko je uvecanje lupe? Lupa je najprostiji opticki instrument koji se najcesce sastoji od jednos sabirnog sociva i sluzi za posmatranje malih predmeta na bliskim rastojanjima. Uvecanje lupom je oko 20 puta. 52. Ukratko objasniti princip rada projekcionih i sprektralnih aparata. Kod projekcionih aparata jakim svetlosnim izvorom osvetljava se predmet preko sistema sociva male zizne daljine, dalje ta svetlost pada na objektiv velike zizne daljine koji vrsi projekciju na zaklonu. Kod spektralnih aparata postoji deo koji vrsi razlaganje svetlosti po talasnim duzinama. Uglavnom je to prizma od materijala sa znatnom disperzijom. Prizma vrsi razlaganje polihromatske svetlosti po svetlosni duzinama. 53. Sta je interferencija svetlosti? Napisati uslove pri kojima dolazi do interferencionih maximuma i interferencionih minimuma. Talasi koji potiču od 2 talasna izvora se međusobno poklapaju,u određenim tačkama,ali se dalje šire nezavisno jedan od drugog. U oblasti poklapanja talasa oscilacije čestica se superponiraju jedna na drugu, vrši se interferencija ili slaganje talasa. Kod svetlosnih talasa mogu se javiti efekti trajnije interferencije, ako su talasi koherentni, odnosno ako pri jednakim frekvencijama imaju konstantnu faznu razliku, približno iste intenzitete i određeni položaj polarizacionih ravni. Ako je putna razlika talasa iz izvora O
dužina svetlosti tj.
l =n
1 iO 2 ,
l = O 1 A - O 2 A jednaka celom broju talasnih
n=0,1,2.... nastaje interferencioni maksimum u tački A.
Ako je putna razlika jednaka neparnom broju polovina talasnih dužina, tj.
l
(2n 1) , n=0,1,2.... 2
nastaje interferencioni minimum. 54. Šta je difrakcija svetlosti? Napisati uslove pri kojima dolazi do difrakcionih max i ddifrakcionih minimuma, pri difrakciji na jednom otvoru. Difrakcija je pojava karakteristična za mehaničke i svetlosne talase. Difrakcija svetlosti je skretanje svetlosti sa pravolinijske putanje. Karakteristična je difrakcija svetlosti na jednom i dva paralelna proreza. Snopovi zraka koji vrše difrakciju pod uglovima koji odgovaraju neparnom broju Frenelovih zona daju na zaklonu difrakcione maximume, a snopovi koji vrše difrakciju pod uglovima koji odgovaraju parnome broju Frenelovih zona daju difrakcione minimume. 55. Sta je optička rešetka? Napisati izraz za difrakcioni maximum pri prolazu svetlosti kroz optičku rešetku. Niz paralelnih uskih proreza, razdvojenih jednakim neprovidnim površinama, predstavljaju difrakcionu rešetku. Izrađuje se tako što se na staklenoj ploči načini dijamantnom iglom veliki broj paralelnih zareza (transmisiona optička rešetka). d sin
=n
56. Sta je polarizacija svetlosti? Kako se može dobiti polarizovana svetlost? Pojava polarizacije pokazuje da je svetlost transverzalni elektromagnetni talas. Svetlost koju emituju atomi prdstavlja transverzalne talase sa uzajemno normalnim vektorima elekričnog
E (uzimamoa da je to svetlosni vektor) i magnetnog polja H , koji su normalni na pravac prostiranja svetlosti.
Da bi se dobila polarizacija potrebno je obezbediti takve uslove pod kojima je oscilovanje svetlosnog
vektora
E
moguće samo u jednoj ravni. mogu s eostvariti ako svetlost prolazi kroz sredinu koje su
anizotropne u odnosu na električne oscilacije. 57. Objasniti Tomsonov model atoma. Kada je on napušten? Prema ovom modelu atom predstavlja sferu prečnika reda 10
10
m koja je pozitivno naelektrisana.
U tu sferu su utisnuta izolovana negativna naelektrisanja- elektroni koji osciluju oko svojih ravnotežnih položaja. Ukupno negativno naelektrisanje jednako je pozitivnom naelektrisanju sfere. Zamenjen je Raderfordovim modelom, jer se ispostavilo da ne može da opiše stvarno ponašanje atoma. 58. Objasniti Raderfordov eksperiment i model atoma. Rasejavanje alfa-čestica pod većim uglovima uslovljeno je interakcijom između alfa-čestica, koje su pozitivno naelektrisane i pozitivnih delova atoma. Skretanje pod malim uglovima je posledica prolaska alfa-čestica pored tog pozitivnog naelektrisanja.Celokopno pozitivno naelekrisanje atoma i sva njegova masa skoncenrisani su u veoma maloj zapremini koja se naziva atomsko jezgro. Prema ovom modelu, oko pozitivno naelektrisanog jezgra čije je naelektrisanje
Z e , kruže elektroni.
Kada je atom neutralan onda je naelektrisanje jezgra jednako zbiru naelektrisanja elektrona koji ulaze u sastav atoma. Pretpostavio je da se elektroni kreću oko jezgra po kružnim orbitama poluprečnika r.Kulonova sila jednaka je centrifugalnoj. Energija sistema je najveća kad se elektron nalazi na najudaljenijoj orbiti od jezgra. Energetski spektar atoma po ovom modelu je kontinualan. 59. Napisati izraz za talasnu dužinu svetlosti iz spektra atoma vodonika.
~
1
RH (
1 22
1 ) n2
n=3,4,5...
~ = broj talasa po jedinici dužine RH= Ridbergova const
60. Sta su atomski spektri? Koje su serije u spektru atoma vodonika? * *Serije u spektru atoma H su:Lajmanova,Pasenova,Breketova,Pfundova,Hemfrijeva a one se sve mogu izraziti na sledeci nacin:
~
v
1
RH (
1 m2
1 ) n2
61. Kako glase Borovi postulati? *I)Elektron u atomu se ne moze kretati po bilo kojoj orbiti vec po orbitama tacno odredjenog poluprecnika. Na tim orbitama,koje se nazivaju stacionarne ili disketne,moment impulsa elektrona zadovoljava svedeci uslov:
L
mvn rn
n .
II)Pri kretanju po stacionarnim orbitama se niti apsorbuje energija. III)Prelaz elektrona sa jedne na drugu orbitu uslovljen je emisijom ili apsorbcijom kvanta energije. 62. Ukratko opisati Frank-Hercov ogled. U cemu je njegov doprinos?
10 2
*Elektronska cev je evakuisana I napunjena ziviom do pritiska od Pa.Izmedju katode I anode koja je u obliku resetke prikljucen je napon U1 koji se moze menjati po vrednoscu.Anoda je za oko 0,5V na vecem potencijalu od kolektora.Elektoni izmedju anode I katode se ubrzavaju usled termoelektronske emisije.Ako je kineticka energija elektrona u momentu nailaska na anodu veca od 0,5 eV on ice savladati koceci napon I stici do kolektorapri cemu ce galvanometer registrovat i struju.Rezultat ovog ogleda je da elektroni atomima zive mogu predate samo tacno odredjene iznose energije, vrednosti od 4,9eV I to je najmanji moguc iznos energije koji moze apsorbovati atom zive u osnovnom stanju.Tako je Borova teorija potvrdjena. 63. Sta je prostorno kvantovanje? *Prostorno kvantovanje je kada vector momenta impulsa elektrona orjentacije u prostoru za koje projekcija
L z vektora
L
moze imati samo takve L na pravac z spoljasnjeg magnetnog polja
ima kvantovane vrednosti. 64. Ukratko opisati Stern-Gerlahov eksperiment. Sta je on pokazao? *Stern-Gerlahov eksperiment je pokazao potvrdu prostornog kvantovanja.Eksperiment je izveden tako sto se u vakuumsku cev stavi komadsrebra,koji moze da se zagreva,dve dijafragme sa uskim prorezima sirine od 10 do 20
m , polovi elektromagneta N i S I staklena plocakoja
sluzi za zaklon.Kad se Ag zagreje dolazi do isparavanja I njegovi atomi izlecu u razlicitim pravcima.Onda dijafragme propustaju jedan uzan snop.Kada atomi prodju kroz jednu dijafragmu prolaze I kroz drugu I tako se dobija snop atoma u istom smeru.Eksperiment pokazuje da se snop cepa na dva dela pa se umesto jedne slike proreza dobijaju dve slike.Time je dokazano prostorno kvantovanje. 65. Sta je spin elektrona? Cemu je jednak sopstveni moment impulsa? *Zbog toga sto je elektron naelektrisan,sa takvim kretanjem postoji mogucnost postojanja sopstvenog magnetnog polja elektrona.Postoji I sopstveni moment impulsa elektrona I sopstveni magnetni moment elektrona
Ls
p ms .Takva rotacija elektrona naziva se spin elektrona.
*Rezultat Stern-Gerlahovog eksperimenta proizilazi da je projekcija sopstvenog magnetnog momenta
p smz
elektrona jednaka Borovom magnetonu:
p ms
g s Ls .
66. Kako glasi Paulijev princip iskljucivosti? *Paulijev princip iskljucivosti glasi : U jednom atomu ne mogu da postoje dva elektrona sa jednakim vrednostima sva cetiri kvantna broja. 67. Nabrojati kvantne brojeve i vrednosti koje im mogu biti dodeljene. Glavni kvantni broj n = 1,2,3,… ; Orbitalni kvantni broj l = 0,1,2,…,(n-1) Magnetni kvantni broj ml = 0 ±1, ±2,…, ±l ; Magnetni spinski kvantni broj ms = +½, -½ 68. Šta je radijus jezgra atoma? Šta su atomski i maseni broj, i šta oni predstavljaju? Radijus jezgra atoma je rastojanje od centra jezgra do njegove površine. Atomski broj je broj
protona u jezgru Z i predstavlja broj naelektrisanja, dok se broj nukleona u jezgru A naziva maseni ili nuklearni broj. A = Z + N ; N – broj neutrona u jezgru 69. Šta je energija veze, a šta defekt mase? Energija koja se oslobađa pri obrazovanju jezgra, odnosno energija koja povezuje nukleone u jezgro naziva se energija veze. Veličina
Zmp + (A – Z) mn – mj , naziva se defekt mase gde su mp , mn i mj
odgovarajuće mase protona, neutrona i jezgra. 70. Nabrojati osnovne karakteristike nuklearnih sila. - po intenzitetu su znatno veće od gravitacionih i elektromagnetnih, - spadaju u grupu sila jake interakcije, - deluju na malim rastojanjima reda 10-15m - imaju neelektričnu prirodu (podjednako deluju na protone i neutrone ), - ispoljavaju pojavu zasićenja, - zavise od orijentacije spinova nukleona koji sačinjavaju jezgro. 71. Navesti 3 modela jezgra i opisati jedan od njih. Model kapi, model orbita i model Fermijevog gasa. Model Fermijevog gasa polazi od pretpostavke da se nukleoni u jezgru kreću nezavisno. Nuklearne sile između nukleona su zanemarljive, izuzev za obrazovanje potencijalne jame. Ako se u ovako zamišljeno jezgro nukleoni kreću haotično , jezgro se može razmatrati na osnovu statističkih zakonitosti. Kako su nukleoni fermioni (spin jednak ħ/2) oni podležu Fermi-Dirakovoj statistici. Pomoću ove statistike određuje se energetsko stanje u jezgru i njihova raspodela (širina i gustina). Pomoću modela Fermijevog gasa mogu se objasniti mnoga svojstva jezgra pri niskim, pa i srednjim energijama eksitacije. 72. Šta je prirodna, a šta veštačka radioaktivnost? Pod prirodnom radioaktivnošću podrazumeva se spontani prelaz jednog atomskog jezgra u drugo praćen emisijom različitih oblika radioaktivnog zračenja (α i β-čestica i γ-zračenja). Kod veštačke radioaktivnosti jezgra, pored α,β i γ-zračenja mogu emitovati 1 ili 2 protona. 73. Kako glasi zakon radioaktivnog raspada? Predstaviti ga grafički. Broj radioaktivnih jezgara dN koji se raspadne za vremenski interval dt proporcionalan je broju prisutnih jezgara N i vremenskom intervalu dt : dN = – λNdt , gde je λ konstanta radioaktivnog raspada i predstavlja karakterističnu veličinu za svaki radioaktivni element. Nt = No
, gde je No broj jezgara u trenutku t = 0 , a Nt
broj neraspadnutih jezgara posle vremena t .
74.Sta je period poluraspada? Sta je aktivnost radioaktivnog izvora? Koja je njena jedinica u SI? Vreme raspada za koje se raspadne polovina prvobitnog broja jezgara naziva se vreme ili period poluraspada.
Aktivnost radioaktivnog izvora predstavlja brzinu kojom se taj rad.akt. izvor raspada.
Jedinica za aktivnost je bekerel (Bq) i predstavlja jedan raspad u sekundi. T-period pluraspada λ-konstanta radioaktivnog raspada N-broj atoma t-vreme 75. Radioaktivna ravnoteza Kao sto znamo se jezgra radioaktivnog elementa se raspadaju uz emisiju alfa, beta ili gama zracenja. Jezgra novonastalog elementa mogu biti stabilna ili radioaktivna. Uslucaju da su jezgra potomka radioaktivna i da se raspadaju brzinom kojom se raspadaju jezgra polaznog elementa dolazi do radioaktivne ravnoteze. 76. Sta su alfa-cestice. Nabrojati njihove cestice.
76. Alfa-čestice su jezgra helijumovih atoma. Domet u vazduhu im je od 2 do 9 cm, ovisno o vrsti radioaktivnog izotopa koji ih emituje. Ako iz jezgra radioaktivnog elementa izađe alfa-čestica onda nastaje novi element koji ima za dve jedinice manji redni broj i za četiri jedinice manju
atomsku masu od elementa iz kojeg je nastao, primer:
77. Sta su beta-cestice.Nabrojati njihove osobine. Beta-cestice cini snop elektrona (β- cestice) ili pozitrona (β+ cestice). Ove dve cestice naelektrisane su istom kolicinom naelektrisanja suprotnog znaka. One se razlikuju po vremenu zivota. Dok elektroni mogu da budu slobodni neograniceno dugo, vreme zivota pozitrona je reda nanosekunde. P ozitron zahvata elektron pri cemu nastaju dva gama-kvanta energije od po 0,51 MeV. Ovaj proces se naziva anihilacija i moze da posluzi za detekciju pozitrona.
78. Sta su gama zraci?Nabrojati njihove osobine Eksperimentalnmo je pokazano da se gama-zracenje ne javlja kao samostalni oblik zracenja, vec prati emisiju alfa i beta cestica, a takodje se pojavljuje i pri nuklearnim reakcijama. Gama zracenje je elektromagnetne prirode i njegov spektar je linijski. Takav spektar gama-zracenja predstavlja jedan od najvaznijih dokaza postojanja diskretnih energetskih stanja atomskog jezgra. 79.Kako glasi zakon apsorpcije zracenja? Apsorcija γ-zracenja u sredini kroz koju to zracenje prolazi vrsi se po sledecem zakonu: = Gde je
intenzitet γ-zracenja iz datog izvora pre prolaska kroz materijal,
njegov intenzitet posle
prolaska kroz materijal debljine d i µ-koeficijent apsorpcije. 80. Šta je elektronski zahvat? Koji su uredjaji za ubrzavanje naelektrisanih čestica? Elektronski zahvat je pojava da jezgro apsorbuje elektrn iz K, L ili M nivoa. Najcesce se ta apsorpcija vrsi sa K-nivoa, usled cega proton prelazi u neutron i emituje se neutrino
Novonastalo jezgro se obicno nalazi u pobudjenom stanju. Prelazom u osnovno emituje se gama-kvant. Opsta sema po kojoj se vrsi elektronski zahvat moze se prikazati na sledeci nacin:
Uredjaji koji se koriste za ubrzavanje naelektrisanih cestica se najcesce nazivaju akceleratori. Za sada smo obradili dve vrste ovih uredjaja. To su Linearni akcelerator i Ciklotron 81. Sta je nuklearna fisija? Nuklearna fisija predstavlja cepanje atoma na dva jezgra.Prilikom bombardovanja jezgara teskih elemenata, kao sto su uran, plutonijum i dr. Moze doci do cepanja na dva jezgra koji se nazivaju fragmenti, a takodje se emituju i neutroni i gama- kvanti.Ovakve reakcije se mogu ostvariti bombardovanjem teskih jezgara neutronima, protonima, alfa- cesticama, deutronima, i gama-kvantima. 82. Sta je lancana reakcija? Posto se pri fisiji jezgara oslobadjaju neutroni, oni mogu da izazovu fisiju jezgara tako da nastaje samoodrzavajuca fisija koja se naziva lancana nuklearna reakcija. Ovaj tip nuklearne reakcije je egzotermni, tj. Pracen je oslobadjanjem velike kolicine energije. Na primer, energije koja se oslobodi pri fisiji urana mase od 1gr iznosi oko 10 na 11 J ili 20MWh. Ova energija je oko 10 na 6 puta veca od energije koja se oslobodi pri sagorevanju 1kg uglja. 83. Nuklearna fuzija? Nuklearna fuzija predstavlja oslobadjanje energije pri spajanju lakih jezgara u jezgro vece atomske mase. Da bi se ostvarila fuzija potrebno je da se savladaju odbojne elektrostaticke sile izmedju jezgara koja ucestvuju u ovom procesu.To zahteva da se jezgra nadju na takvim rastojanjima na kojima su privlacne nuklearne sile vece od odbojnih elektrostatickih sila. Ta rastojanja su reda 10 na -15m. Proces fuzije moze se ostvariti na dva nacina i to ubrzanjem jezgara pomocu akceleratora ili njihovim zagrevanjem.