V tomto seznamu naleznete cvičení na hlavní fyzikální témata probíraná v 1. ročníku střední školy. Procvičte si a vyřešte své pochybnosti pomocí odpovědí vysvětlených krok za krokem.
Otázka 1 - Rovnoměrný pohyb (kinematika)
Automobil jede po rovné opuštěné silnici a řidič udržuje konstantní rychlost 80 km/h. Po 2 hodinách od začátku jízdy řidič řídil
A) 40 km.
B) 80 km.
C) 120 km.
D) 160 km.
E) 200 km.
fotbalová branka
Určete vzdálenost ujetou řidičem v km.
Data
- Pohyb je rovnoměrný, tedy s konstantní rychlostí a nulovým zrychlením.
- Rychlostní modul je 80 km/h
- Doba cesty byla 2 hodiny.
Rozlišení
Vypočítejme vzdálenost pomocí vzorce rychlosti:
Kde,
je ujetá vzdálenost v km.
je časový interval v hodinách.
Protože chceme vzdálenost, izolujeme se ve vzorci.
Nahrazení hodnot:
Závěr
Při jízdě konstantní rychlostí 80 km/h ujede řidič po 2 hodinách jízdy 160 km.
Cvičte více kinematická cvičení.
Otázka 2 - Rovnoměrně různý pohyb (kinematika)
V automobilovém závodě na oválné dráze jedno z vozů rovnoměrně zrychluje konstantní rychlostí. Pilot startuje z klidu a zrychluje po dobu 10 sekund, dokud nedosáhne rychlosti 40 m/s. Zrychlení dosahované automobilem bylo
A) 4 m/s²
B) 8 m/s²
C) 16 m/s²
D) 20 m/s²
E) 40 m/s²
fotbalová branka
Určete zrychlení v časovém intervalu 10 sekund.
Data
10s časový interval.
Změna rychlosti od 0 do 40 m/s.
Rozlišení
Vzhledem k tomu, že dochází ke změnám rychlosti, typ pohybu se zrychluje. Vzhledem k tomu, že rychlost zrychlení je konstantní, jedná se o rovnoměrně proměnný pohyb (MUV).
Zrychlení je to, jak moc se rychlost změnila za určité časové období.
Kde,
The je zrychlení v m/s².
je změna rychlosti, tj. konečná rychlost mínus počáteční rychlost.
je časový interval, tj. konečný čas mínus počáteční čas.
Když se auto rozjede z klidu a čas se začne zpomalovat, jakmile se auto dá do pohybu, počáteční rychlost a čas se rovnají nule.
Nahrazení údajů uvedených v prohlášení:
Závěr
V tomto časovém intervalu bylo zrychlení vozu 4 m/s².
Viz cvičení Rovnoměrně rozmanitý pohyb
Otázka 3 - První Newtonův zákon (dynamika)
Představte si vlak, který jede Brazílií. Najednou musí strojvedoucí vlak kvůli překážce na kolejích náhle zabrzdit. Všechny předměty ve vlaku pokračují v pohybu a udržují si rychlost a trajektorii, kterou měly předtím. Kolem kočáru se hází cestující, ve vzduchu se vznášejí pera, knihy a dokonce i to jablko, které někdo přinesl k obědu.
Princip fyziky, který vysvětluje, co se děje uvnitř vagónu, je
a) Zákon gravitace.
b) Zákon akce a reakce.
c) Zákon setrvačnosti.
d) zákona o zachování energie.
e) rychlostní zákon.
Vysvětlení
1. Newtonův zákon, nazývaný také zákon setrvačnosti, říká, že objekt v klidu zůstane v klidu a objekt v klidu zůstane v klidu. Objekt v pohybu se bude i nadále pohybovat konstantní rychlostí, pokud na něj nepůsobí vnější síla.
V tomto případě, i když vlak prudce sníží rychlost, předměty se kvůli tomu nadále pohybují vlivem setrvačnosti je tendence těles udržovat svůj pohybový stav (směr, modul a směr) popř odpočinek.
Možná vás bude zajímat dozvědět se více o Newtonův první zákon.
Otázka 4 - Druhý Newtonův zákon (dynamika)
V hodině experimentální fyziky se experiment provádí pomocí krabic s různou hmotností a na každou z nich působí konstantní silou. Cílem je pochopit, jak souvisí zrychlení předmětu s aplikovanou silou a hmotností předmětu.
Během experimentu si box udržuje konstantní zrychlení 2 m/s². Poté se provedou změny hmotnosti a síly v následujících situacích:
I - Hmotnost je zachována, ale modul síly je dvakrát větší než původní.
II - Působená síla je stejná jako původní, ale hmotnost je dvojnásobná.
Hodnoty nových zrychlení ve vztahu k původnímu jsou v obou případech, resp
)
b)
w)
d)
To je)
Vztah mezi silou, hmotností a zrychlením popisuje druhý Newtonův zákon, který říká: výsledná síla působící na těleso je rovna součinu jeho hmotnosti a jeho zrychlení.
Kde,
FR je výsledná síla, součet všech sil působících na těleso,
m je hmotnost,
a je zrychlení.
V situaci I, my máme:
Hmotnost zůstává stejná, ale velikost síly je dvojnásobná.
Pro rozlišení používáme 1 pro původní množství a 2 pro nové.
Originál:
Nový:
Síla 2 je dvojnásobná síla 1.
F2 = 2F1
Protože jsou hmotnosti stejné, izolujeme je v obou rovnicích, srovnáme je a vyřešíme pro a2.
Výměna F2,
Když tedy zdvojnásobíme velikost síly, velikost zrychlení se také vynásobí 2.
V situaci II:
Vyrovnání sil a opakování předchozího postupu:
Výměna m2,
Zdvojnásobením hmotnosti a zachováním původní síly tedy zrychlení klesne na polovinu.
Potřebuje posílení s Newtonův druhý zákon? Přečtěte si náš obsah.
Otázka 5 - Třetí Newtonův zákon (dynamika)
Učitel fyziky, nadšený z praktického učení, se rozhodne ve třídě provést zvláštní experiment. Obuje si kolečkové brusle a pak se přitlačí ke zdi. Prozkoumáme fyzikální koncepty zahrnuté v této situaci.
Co se stane s učitelem, když budete tlačit na stěnu třídy na kolečkových bruslích a jaké jsou fyzikální pojmy?
a) A) Učitel bude promítán dopředu v důsledku síly působící na zeď. (Newtonův zákon – třetí zákon akce a reakce)
b) Učitel zůstane v klidu, protože mezi bruslemi a podlahou dochází ke tření. (Newtonův zákon – zachování kvantity lineárního pohybu)
c) Učitel zůstává v klidu. (Newtonův zákon – tření)
d) Učitel bude odhozen dozadu, z důvodu kutálení bruslí, z důvodu uplatnění reakce stěny. (Newtonův zákon – třetí zákon akce a reakce)
e) Učitelovy brusle se zahřejí třením o podlahu. (Newtonův zákon – tření)
Třetí Newtonův zákon vysvětluje, že každá akce vyvolá reakci stejné intenzity, stejného směru a opačného směru.
Při působení síly na stěnu tlačí reakce učitele opačným směrem, a to stejnou intenzitou jako působící síla.
Zákon akce a reakce působí na dvojice těles, nikdy ne na stejné těleso.
Protože brusle umožňují odvalování, učitelovo těžiště je odhozeno dozadu a klouže po místnosti.
Pamatujte si Třetí Newtonův zákon.
Otázka 6 - Zákon univerzální gravitace
Školní kroužek fyziky zkoumá oběžnou dráhu Měsíce kolem Země. Přejí si porozumět síle gravitační přitažlivosti mezi Zemí a její přirozenou družicí s využitím principů Newtonova zákona univerzální gravitace.
Hmotnostní odhady jsou kg pro Zemi a asi 80krát menší pro Měsíc. Jejich středy se nacházejí v průměrné vzdálenosti 384 000 km.
Vědět, že konstanta univerzální gravitace (G) je N⋅m²/kg², síla gravitační přitažlivosti mezi Zemí a Měsícem je přibližně
)
b)
w)
d)
To je)
Newtonův zákon univerzální gravitace říká, že: „Síla gravitační přitažlivosti mezi dvěma hmotami (m1 a m2) je přímo úměrné součinu jejich hmotností a univerzální gravitační konstantě a nepřímo úměrné druhé mocnině dvou vzdálenost.
Jeho vzorec:
kde:
F je síla gravitační přitažlivosti,
G je konstanta univerzální gravitace,
m1 a m2 jsou hmotnosti těles,
d je vzdálenost mezi středy hmot v metrech.
Výměna hodnoty:
Více o Gravitační síla.
Otázka 7 - Volný pád (Pohyb v rovnoměrném gravitačním poli)
V praktickém zadání pro školní Veletrh vědy bude skupina odhalovat účinky rovnoměrného gravitačního pole. Po vysvětlení pojmu gravitace provádějí praktický experiment.
Dvě ocelové koule, jedna o průměru 5 cm a druhá o průměru 10 cm, jsou uvolněny z klidu, ve stejném v okamžiku, jedním z členů skupiny, z okna ve třetím patře budovy škola.
Na zemi mobilní telefon, který nahrává zpomaleně, zaznamená přesný okamžik dopadu koulí na zem. Na listu skupina požádá diváky, aby vybrali možnost, která podle nich vysvětluje vztah mezi rychlostmi předmětů, když se dotýkají země.
Vy, kteří dobře rozumíte fyzice, vyberete možnost, která říká
a) těžší předmět bude mít větší rychlost.
b) lehčí předmět bude mít větší rychlost.
c) oba objekty budou mít stejnou rychlost.
d) rozdíl v rychlosti závisí na výšce věže.
e) rozdíl v rychlosti závisí na hmotnosti předmětů.
Při zanedbání účinků vzduchu padají všechny objekty se stejným zrychlením gravitace, bez ohledu na jejich hmotnost.
Gravitační pole přitahuje předměty do středu Země se stejným konstantním zrychlením přibližně .
Funkce rychlosti je popsána takto:
Když Vi je počáteční rychlost rovna nule a zrychlení je g:
Rychlost tedy závisí pouze na hodnotě gravitačního zrychlení a době pádu.
Ujetou vzdálenost lze také měřit:
Je možné vidět, že ani rychlost, ani vzdálenost nezávisí na hmotnosti předmětu.
Trénujte více cvičení volného pádu.
Otázka 8 - Horizontální start (Pohyb v rovnoměrném gravitačním poli)
Dvojice studentů v experimentu hází míč vodorovně z vysoké výšky. Zatímco jeden hází míčem, druhý v dané vzdálenosti nahrává na video dráhu míče. Zanedbávání odporu vzduchu, trajektorie a horizontální rychlosti míče při pohybu jsou
a) přímá klesající čára a horizontální rychlost se zvýší.
b) přímka a horizontální rychlost se bude s časem zvyšovat.
c) oblouk kruhu a horizontální rychlost se bude s časem snižovat.
d) vlnovka a horizontální rychlost bude kolísat.
e) parabola a horizontální rychlost zůstane konstantní.
Horizontální a vertikální pohyb jsou nezávislé.
Když je odpor vzduchu ignorován, horizontální rychlost bude konstantní, protože nedochází k žádnému tření a pohyb je rovnoměrný.
Vertikální pohyb je zrychlený a závisí na gravitačním zrychlení.
Skladba pohybů tvoří trajektorii paraboly.
Máte zájem dozvědět se více o Horizontální spuštění.
Otázka 9 - Síla a výkon
Student zkoumá účinnost stroje, která je podle údajů výrobce 80 %. Stroj dostává výkon 10,0 kW. Za těchto podmínek je nabízený užitečný výkon a výkon rozptýlený strojem
a) užitečný výkon: 6,4 kW a ztrátový výkon: 3,6 kW.
b) užitečný výkon: 2,0 kW a ztrátový výkon: 8,0 kW.
c) užitečný výkon: 10,0 kW a ztrátový výkon: 0,0 kW.
d) užitečný výkon: 8,0 kW a ztrátový výkon: 2,0 kW.
e) užitečný výkon: 5,0 kW a ztrátový výkon: 5,0 kW.
Účinnost (η) je poměr mezi užitečným výkonem a přijatým výkonem, vyjádřený jako:
Užitečný výkon je zase přijatý výkon mínus ztrátový výkon.
Užitečný výkon = přijatý výkon - rozptýlený výkon
S výnosem 80% nebo 0,8 máme:
Užitečná síla je tedy:
Užitečný výkon = přijatý výkon - rozptýlený výkon
Užitný výkon = 10 kW - 2 W = 8 kW
Možná si budete chtít připomenout mechanický výkon a výkon.
Otázka 10 - Konzervativní mechanický systém
Ve fyzikální laboratoři dráha s vozíky simuluje horskou dráhu. Opouštějí vozík z klidu v nejvyšším bodě stezky. Vozík pak klesá, snižuje se jeho výška, zatímco jeho rychlost se během klesání zvyšuje.
Pokud nedochází ke ztrátě energie v důsledku tření nebo odporu vzduchu, jak se u tohoto konzervativního systému uplatní zachování mechanické energie?
a) Celková mechanická energie se zvyšuje, když vozík nabírá rychlost.
b) Celková mechanická energie klesá, protože část energie se třením přemění na teplo.
c) Celková mechanická energie zůstává konstantní, protože nepůsobí žádné disipativní síly.
d) Celková mechanická energie závisí na hmotnosti vozíku, protože ovlivňuje gravitační sílu.
e) Celková mechanická energie se mění v závislosti na okolní teplotě, protože ovlivňuje odpor vzduchu.
Mechanická energie je součtem jejích částí, jako je gravitační potenciální energie a kinetická energie.
S ohledem na konzervativní systém, tedy bez energetických ztrát, musí být výsledná energie rovna počáteční.
Na začátku byl vozík nehybný, jeho kinetická energie se rovnala nule, zatímco jeho potenciální energie byla maximální, stejně jako v nejvyšším bodě.
Při sestupu se začíná pohybovat a jeho kinetická energie se zvyšuje s klesající výškou a také klesá jeho potenciální energie.
Zatímco jedna část klesá, druhá se zvyšuje ve stejném poměru, přičemž mechanická energie zůstává konstantní.
Pamatujte si pojmy o mechanická energie.
Otázka 11 - Specifická hmotnost nebo absolutní hustota
Při zkoumání vlastností hmoty se používají tři krychle různých objemů a materiálů k vytvoření měřítka specifické hmotnosti těchto materiálů.
S pomocí váhy a pravítka se pro kostky získá:
- Ocel: Hmotnost = 500 g, Objem = 80 cm³
- Dřevěné: Hmotnost = 300 g, Objem = 400 cm³
- Hliník: Hmotnost = 270 g, Objem = 100 cm³
Od nejvyšší specifické hmotnosti po nejnižší jsou nalezené hodnoty:
a) Ocel: 6,25 g/cm³, Hliník: 2,7 g/cm³, Dřevo: 0,75 g/cm³
b) Dřevo: 1,25 g/cm³, Ocel: 0,75 g/cm³, Hliník: 0,5 g/cm³
c) Ocel: 2 g/cm³, Dřevo: 1,25 g/cm³, Hliník: 0,5 g/cm³
d) Hliník: 2 g/cm³, Ocel: 0,75 g/cm³, Dřevo: 0,5 g/cm³
e) Hliník: 2 g/cm³, Ocel: 1,25 g/cm³, Dřevo: 0,75 g/cm³
Specifická hmotnost materiálu je definována jako hmotnost na jednotku objemu a vypočítává se podle vzorce:
Pro ocel:
K dřevo:
Pro hliník:
Více se dozvíte na:
- Especifická hmotnost
- Hustota
Otázka 12 - Tlak vyvíjený sloupcem kapaliny
Student se potápí do jezera na úrovni moře a dosahuje hloubky 2 metrů. Jakým tlakem na něj v této hloubce působí voda? Uvažujme gravitační zrychlení jako a hustota vody jako
.
a) 21 Pa
b) 121 Pa
c) 1121 Pa
d) 121 000 Pa
e) 200 000 Pa
Tlak v kapalině v klidu je dán vzorcem:
P=ρ⋅g⋅h + atmosférické P
kde:
P je tlak,
ρ je hustota kapaliny,
g je gravitační zrychlení,
h je hloubka tekutiny.
Cvičte více hydrostatická cvičení.
ASTH, Rafael. Fyzikální cvičení (řešeno) pro 1. ročník SŠ.All Matter, [n.d.]. K dispozici v: https://www.todamateria.com.br/exercicios-de-fisica-para-1-ano-do-ensino-medio/. Přístup na:
Viz také
- Cvičení na potenciální a kinetickou energii
- Fyzikální vzorce
- Cvičení z Newtonových zákonů komentována a řešena
- Práce ve fyzice
- Hydrostatická cvičení
- Fyzika ve společnosti Enem
- Cvičení na kinetickou energii
- Gravitace