Fizika 8 zbirka

Бранислав В. Цветковић Јован П. Шетрајчић Милан О. Распоповић

ФИЗИКА

8

Збирка задатака са лабораторијским вежбама за осми разред основне школе

K. Б. 18356

www.zavod.co.rs

Бранислав Цветковић Милан Распоповић Јован Шетрајчић

Збирка задатака са лабораторијским вежбама за 8. разред основне школе

ZAVOD ZA UYBENIKE • BEOGRAD

САДРЖАЈ АЈ Предговор П редго ово вор р

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

Упутство за решавање задатака

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

1. Осцилаторно и таласно кретање 2. Светлосне појаве 3. Електрично поље 4. Електрична струја 5. Магнетно поље 6. Елементи атомске и нуклеарне физике

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51

Решења

1. Осцилаторно и таласно кретање 2. Светлосне појаве 3. Електрично поље 4. Електрична струја 5. Магнетно поље 6. Елементи атомске и нуклеарне физике

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 ........................... ........................... ........................... ........................... ...........................

64 67 72 77 83

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

Лабораторијске вежбе

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

1. Мерење периода осциловања клатна 2. Провера закона одбијања светлости коришћењем равног огледала 3. Одређивање жижне даљине сабирног сочива 4. Одређивање линеарног увећања лупе 5. Зависност електричне струје од напона на проводнику 6. Одређивање електричне отпорности проводника помоћу амперметра и волтметра 7. Мерење јачине електричне струје и електричног напона у колу са серијски и паралелно везаним отпорницима

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

Прилози

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .103

Литература

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .106

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .91 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

УПУ ТСТВО ЗА А ТАК А Д А З Е Њ А В А Ш Е Р Steæeno znawe iz svake nauke, posebno iz fizike, postaje naša svojina tek onda kada smo u stawu da ga primenimo u konkretnim sluæajevima, u osvajawu novog saznawa, ili u praktiæne svrhe, u svakodnevnom þivotu.

Teorijsko znawe je samo prvi korak ka pravom znawu. Potrebna je wegova konkretizacija u rešavawu novih problema i praktiæna primena. Æisto teorijsko znawe je apstraktno, formalno i pasivno. Da bi ono postalo konkretno, aktivno i primenqivo, treba ga upotpuniti raæunskim zadacima, eksperimentima i laboratorijskim veþbama.

Rešavawe zadataka je prilika da se teorijsko znawe ponovi, utvrdi, produbi i proveri. Korišœewem pojmova i formula fiziækih veliæina i zakona prilikom rešavawa zadataka, poveœava se i trajnost znawa.

Prema sadrþaju i naæinu rešavawa, zadaci u fizici mogu biti: raæunski (kvantitativni) zadaci, zadaci–pitawa (kvalitativni zadaci) i eksperimentalni zadaci.

Ako se odgovor na postavqeni problem (pitawe) ne moþe dati bez odreðenih matematiækih (raæunskih) operacija, onda je reæ o raæunskim (kvantitativnim) zadacima.

Zadaci–pitawa obuhvataju probleme æije rešewe ne zahteva raæunske operacije. Po pravilu u sadrþaju tih zadataka ne postoje brojni podaci.

Svaki zadatak je celina za sebe, odnosi se na posebnu pojavu i uslove u kojima se ona dešava. Stoga ne postoji opšti model (šablon) kojim bi se mogli rešavati zadaci, ali postoje pravila koje je korisno primewivati u procesu rešavawa svakog zadatka. Pomoœu tih pravila dolazi se do konaænog rešewa (rezultata) jednostavnije i kraœim putem.

Prvi korak je paþqivo æitawe (i više puta) da bi se shvatila suština i smisao zadatka.

Nakon toga se beleþe poznati podaci i veliæine koje treba da se izraæunaju. Za oznaæavawe fiziækih veliæina koriste se odgovarajuœi simboli. Uobiæajena oznaka za duþinu je l, površinu S, zapreminu V, brzinu v, vreme t, masu m itd.

Nekada je lakše uoæiti odnose (veze) izmeðu veliæina u zadatku ako se prethodno napravi odgovarajuœa slika.

Po pravilu, zadatak se rešava u opštim brojevima. Nepoznata veliæina se izraþava pomoœu poznatih, zadatih veliæina. U sledeœem koraku opšti brojevi se zamewuju brojnim vrednostima zadatih veliæina sa odgovarajuœim mernim jedinicama. Iz dobijenog izraza izraæunavaju se brojna vrednost i merna jedinica traþene veliæine.

Rešavawe zadatka potrebno je pratiti kratkim objašwewima, a rezultat ili odgovor, istaœi.

Treba imati na umu da se mogu sabirati ili oduzimati samo vrednosti istorodnih veliæina i koje su izraþene u istim mernim jedinicama. Na primer, mogu se sabirati ili oduzimati dve vrednosti duþine ako su obe

1. Осцилаторно и таласно кретање

2.1. Резиме

2. Светлосне појаве 3. Електрично поље 4. Електрична струја

•

5. Магнетно поље 6. Елементи атомске и нуклеарне физике

•

• • • •

•

• •

Deo optike u kojoj se za opisivawe svetlosnih pojava koriste idealizovani pojmovi: taækasti izvor svetlosti, svetlosni zrak, svetlosni snop, sferni i ravan talas koji imaju geometrijski karakter, naziva se geometrijska optika. Pomoœu tih pojmova mogu da se opišu prirodne pojave kao što su odbijawe i prelamawe svetlosti i funkcionisawe optiækih instrumenata.

Kada je svetlosni izvor mnogo mawih dimenzija od osvetqenog predmeta ili se wegove dimenzije mogu zanemariti u odnosu na wihovu meðusobnu udaqenost naziva se taækasti svetlosni izvor. To je obiæno mala sijalica u laboratoriji, a u svemiru su to za æoveka Sunce, zvezde…

Pod svetlosnim zrakom podrazumeva se pravac kretawa svetlosti, ili pravac duþ koga se prenosi svetlosna energija. Skup svetlosnih zraka je svetlosni snop.

Brzina svetlosti u vakuumu najveœa je moguœa brzina u prirodi. km Obiæno se obeleþava sa c (c = 300 000 ). s Zakon odbijawa svetlosti: Upadni ugao pri odbijawu svetlosti jednak je odbojnom uglu. Upadni zrak, odbojni zrak i normala leþe u istoj ravni.

Kada svetlosni zraci prelaze iz jedne u drugu sredinu, oni se prelamaju. Tu pojavu nazivamo prelamawe svetlosti. Prelamawe svetlosti je posledica razliæitih brzina svetlosti u raznim sredinama.

Pri prelasku iz reðe u gušœu sredinu svetlost se prelama ka normali, a pri prelasku iz gušœe u reðu sredinu prelama se od normale. Kada svetlosni zraci padaju normalno na graniænu površinu dve sredine, ne prelamaju se. Upadni zrak, prelomni zrak i normala nalaze se u istoj ravni.

Indeks prelamawa svetlosti jednak je koliæniku brzine svetlosti u vakuumu i brzine svetlosti u drugoj sredini. Ovo je apsolutni indeks prelamawa: c n= 0 . c Relativni indeks prelamawa odreðuje se odnosom brzina u dvema sredinama: c n1 , 2 = 1 . c2 Lik predmeta kod ravnog ogledala nalazi se sa druge strane ogledala, na istom rastojawu od ogledala kao i predmet. Uspravan je, prividan i po veliæini jednak predmetu.

Sferna ogledala su delovi (odseæci) sfernih površina. Postoje izdubqena (konkavna) i ispupæena (konveksna) sferna ogledala.

Karakteristiæni zraci kod izdubqenog ogledala prikazani su na Sl. 5.1a, a kod ispupæenog – na Sl. 2.1b. Þiþa ovih ogledala se uvek nalazi na polovini rastojawa izmeðu temena ogledala i centra krivine, tj. r f= .

2

18

2 4 P

3

1

C

F

T

L

3

1

4 2

Slika 2.1a

1’ B’

3

F

A’

2 P

4

L C

1 B 3’

T

2’

A 4’

Slika 2.1b

•

•

•

Totalna refleksija nastaje kada svetlosni zrak dospeva iz optiæki gušœe u optiæki reðu sredinu (na primer iz vode u vazduh) pod upadnim uglom koji je veœi od graniænog ugla za te dve sredine. Graniæni ugao za totalnu refleksiju je onaj upadni ugao za koji je prelomni ugao 90°.

Optiæka prizma je prozirno telo (izgraðeno od stakla ili prozirnog materijala) koje ima bar dve uglaæane površine koje se seku pod odreðenim uglom (prelomni ugao prizme). Posle prelamawa kroz prizmu svetlost skreœe ka wenom širem kraju. Ugao skretawa zraka kroz prizmu zavisi od prelomnog ugla prizme, relativnog indeksa prelamawa prizme i od upadnog ugla svetlosnog zraka.

Optiæka soæiva su prozirna tela æije su obe graniæne površine sfernog oblika, ili æija je jedna graniæna površina ravna, a druga sferna. Prema obliku i svojstvima soæiva mogu biti: sabirna i rasipna. Sabirna soæiva su najdebqa po sredini, a rasipna soæiva

19

3.2. Провера знања 1. Na Slici 3.1 su prikazane naelektrisane kuglice u dva sluæaja A i B, kada su: a) u oba sluæaja kuglice naelektrisane raznoimenim vrstama naelektrisawa; b) u sluæaju A kuglice naelektrisane istoimenim vrstama naelektrisawa, a u sluæaju B raznoimenim vrstama naelektrisawa; v) u sluæaju A kuglice naelektrisane raznoimenim vrstama naelektrisawa, a u sluæaju B istoimenim vrstama naelektrisawa; g) u oba sluæaja kuglice naelektrisane istoimenim vrstama naelektrisawa.

2. Dva naelektrisana tela meðusobno interaguju silom æiji intenzitet je: a) srazmeran rastojawu izmeðu tela; b) obrnuto srazmeran kvadratu rastojawa izmeðu tela; v) obrnuto srazmeran rastojawu izmeðu tela.

A

B 3. Intenzitet jaæine elektriænog poqa unutar naelektrisane šupqe kugle je: a) jednak nuli; b) zavisi od polupreænika kugle; v) zavisi od koliæine naelektrisawa kugle.

4. Razdvajawe naelektrisawa u nekom telu koje se nalazi u poqu drugog naelektrisanog tela naziva se: a) elektromagnetna indukcija; b) elektriæna kondukcija; v) elektrostatiæka indukcija.

5. Elektrostatiæka potencijalna energija naelektrisanog tela u jednoj taæki poqa je: a) srazmerna potencijalu elektriænog poqa u toj taæki; b) srazmerna intenzitetu jaæine elektriænog poqa u toj taæki; v) srazmerna elektriænoj sili kojom poqe deluje na telo.

6. Da li kapacitivnost tela zavisi od koliæine naelektrisawa kojom je ono naelektrisano? a) da; b) ne.

31

Slika 3.1

1. Осцилаторно и таласно кретање

3.3. Примери

2. Светлосне појаве

3. Електричо поље

1. Ukupna koliæina pozitivnog naelektrisawa koju sadrþi neutralni bakarni novæiœ iznosi 1,3 · 105 C. Koliko protona sadrþi ovaj novæiœ? Koliko elektrona sadrþi ovaj novæiœ? Pretpostavimo da je moguœe sve elektrone iz bakarnog novæiœa ,,preneti“ na metalnu kuglu i kuglu udaqiti na 100 m od novæiœa. Koliki bi, u tom sluæaju, bio intenzitet sile kojom kugla privlaæi novæiœ? (Konstanta Nm 2 k = 9 · 109 2 ) C

4. Електрична струја 5. Магнетно поље 6. Елементи атомске и нуклеарне физике

Poдaci: q = 1,3 · 105 C, r = 100 m; Np = ?, Ne = ?, F = ?

Rešewe: Ukupna koliæina pozitivnog naelektrisawa koje sadrþi bakarni novæiœ je q = Np · e, pa je broj protona koje novæiœ sadrþi: q N Np ; Np = 8,11 · 1023. e Kako je bakarni novæiœ elektroneutralan, broj elektrona koje on sadrþi jednak je broju protona: Ne = Np;

Ne = 8,11 · 1023.

Kada bi bilo moguœe da se svi elektroni iz bakarnog novæiœa ,,prenesu“ na metalnu kuglu, novæiœ bi bio pozitivno naelektrisan koliæinom naelektrisawa q.

Intenzitet sile kojom kugla privlaæi novæiœ bi bio: F k

q2 r2

;

F = 1,52 · 1016 N

2. Tokom oluje naelektrisani oblaci stvaraju elektriæno poqe u blizini Zemqe (Sl. 3.2). Na æesticu naelektrisanu koliæinom naelektrisawa 2 μC deluje elektrostatiæka sila intenziteta 3 mN. Odrediti jaæinu elektriænog poqa.

Slika 3.2

32

А К С Ј И Р О Т А Р О Б А 4. Л ВЕЖБА ODREÐIVAWE LINEARNOG UVEŒAWA LUPE

Увод

Za posmatrawe sitnih predmeta æesto se koristi lupa. Ona se ponekad naziva uveliæavajuœe staklo. Lupu koriste æasovniæari, lekari, filatelisti i drugi.

Svako sabirno soæivo moþe da se koristi kao lupa. Obiæno ta soæiva imaju malu þiþnu daqinu (nekoliko centimetara).

Posmatrani predmet duþine P, nalazi se izmeðu soæiva (lupe) i þiþe (bliþe þiþi). Posmatraæ vidi uspravan, uveœan i nestvaran (prividan) lik duþine L. Da bi se lik predmeta jasno video („izoštrio“) lupa (soæivo) se pribliþava, ili udaqava od predmeta.

Kada se lik najjasnije vidi, onda se on nalazi na daqini jasnog vida.

Za æoveka normalnog vida to je oko 25 cm.

U opštem sluæaju uveœawe soæiva je definisano odnosom: L l .

P p

Ovi odnosi predstavqaju uve©awe lupe: L l u . Dakle, uveœawe lupe jednako je P p odnosu duþine (visine) lika i duþine (visine) predmeta, odnosno, odnosu udaqenosti lika i udaqenosti predmeta od lupe (soæiva).

L

P F

C F

Задатак вежбе

Odreðivawe uveœawa lupe.

– Nekoliko sabirnih soæiva koja se koriste kao lupa – Predmeti æije se uveœawe odreðuje (þica, tanka ploæica od lima, razni prorezi, zarezi, sitni detaqi na poštanskoj marki i sliæno) – Milimetarski papir – Lewir sa nonijusom (ili mikrometarski zavrtaw)

95

Прибор

Ток рада

1u Pomoœu mikrometarskog zavrtwa ili lewira sa nonijusom izmeri se preænik þice ili nekog drugog predmeta æije uveœawe se odreðuje pri posmatrawu lupom.

2u Þicu postaviti u sredini vidnog poqa i priævrstiti sa dva drþaæa.

3u Izoštriti lik predmeta (þice) koji se posmatra lupom.

4u Za utvrðivawe linearnog uveœawa þicu treba posmatrati kroz lupu tako da se jednovremeno, izvan ruba lupe, neposredno vidi þica na milimetarskoj hartiji. Olovkom se na milimetarskoj hartiji obeleþi širina lika. Ovo se ponovi za sve predmete kojima se meri uveœawe.

5u Ukoliko se raspolaþe veœim brojem sabirnih soæiva, postupak ponoviti za sve pojedinaæno.

Dobijene podatke uneti u tabelu.

Redni Debqina broj (duþina) predmeta merewa p [cm]

Debqina (duþina) lika l [cm]

Uveœawe lupe l u p

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Da li je taænost uveœawa veœa za mawe ili za veœe predmete?

96

А К С Ј И Р О Т А Р О Б А 5. Л ВЕЖБА ZAVISNOST ELEKTRIÆNE STRUJE OD NAPONA NA PROVODNIKU

Zavisnost jaæine elektriæne struje u provodniku (otporniku, potrošaæu) od elektriænog napona na wegovim krajevima taænije (preciznije) œemo ispitati ogledom prikazanim na slici. Na krajevima provodnika (otpornika), na primer sijalice (Sl. 5.1), izmeðu taæaka A i B ravnomerno se poveœava napon od 0 do 12 volti, što se kontroliše (meri) voltmetrom (V). Promena elektriæne struje u kolu (sijalici) æita se na ampermetru (A).

Merni podaci potvrðuju da dvostrukom, trostrukom i svakom daqem poveœawu napona odgovara dvostruka, trostruka i daqe višestruka jaæina struje.

Umesto izvora jednosmerne struje pomoœu koga se moþe mewati napon na sijalici u opsegu od 0 do 12 volti, moþe se koristiti odgovarajuœi broj galvanskih elemenata vezanih serijski u bateriju (Sl. 5.2).

V

A

Увод

V

B A

P A

Slika 5.1

Slika 5.2

Utvrðivawe zavisnosti jaæine elektriæne struje od napona i grafiæko prikazivawe te zavisnosti.

– Izvor elektriæne struje sa opsegom od 0 do 12 V (ili galvanski elementi) – Ampermetar (miliampermetar) – Voltmetar – Sijalica (potrošaæ) – Kablovi – Prekidaæ

97

Задатак вежбе

Прибор

Izvedene fiziæke veliæine koje se koriste u Zbirci i wihove jedinice Veliæina

Sila

Jaæina elektriænog poqa Elektriæni potencijal, napon

Oznaka

Jedinica

Oznaka

Jedinica izraþena preko osnovnih

F

wutn

N

kg .· m s2

wutn po kulonu

N C

volt po metru

V m

volt

V

kg · m 2 A ·s3

J

kg ·. m 2 s2

E

V U A

Rad, energija

xul E

kg .· m A ·s3

Elektriæni kapacitet

C

farad

F

A 2 ·s4 kg · m 2

Koliæina naelektrisawa

q

kulon

C

As

Ω

kg · m 2 A 2 ·s3

Elektriæni otpor

R

om

Specifiæni otpor

ρ

om metar

Ωm

kg · m 3 A 2 ·s3

Magnetna indukcija

B

tesla

T

kg A ·s2

Magnetni fluks

F

veber

Wb

kg · m 2 A ·s2

Frekvencija

ν

herc

Hz

1 s

104

Бранислав В. Цветковић Јован П. Шетрајчић Милан О. Распоповић

ФИЗИКА

8

Збирка задатака са лабораторијским вежбама за осми разред основне школе

K. Б. 18356

www.zavod.co.rs