Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
Lukáš Horňák 3.ATL, image, 2022-12-04 (3), IVS-inerciálne vztažné sústavy…
Lukáš Horňák
3.ATL
Dynamika
Sčítať (skladať) 2 vektory znamená, že do koncového bodu 1. umiestnime začiatok 2. bodu
:check:
Pôsobia v jednom bode sú na seba kolmé
Veľkosť výsledného vektora sily sa určí Pytagorovou vetou, jeho smer s využitím goniometrických funkcií
Pôsobia v jednom bode v rôznych smeroch
Z grafického riešenia pomocou mierky určíme veľkosť výsledného vektora. Výsledný vektor graficky určíme doplnením na vektorový mnohouholník.
Pôsobia v jednom bode majú rovnaký smer.
Veľkosť výsledného vektora je rovná súčtu veľkostí vektorov. Smer výsledného vektora je rovnaký ako smery vektorov ktoré skladáme
Pôsobia v jednom bode majú opačný smer
Veľkosť výsledného vektora je rovná rozdielu veľkosti vektorov. Smer výsledného vektora je rovnaký ako smer väčšieho vektora ktoré skladáme
Násobenie vektora kladným (reálnym) číslom- Výsledný vektor F2 má rovnaký smer ako F1a jeho veľkosť je n-krát väčšia. :check:
Násobenie vektora záporným číslom- Výsledný vektor F2 má opačný smer ako F1 a jeho veľkosť je n- krát väčšia. :check:
Odčítanie vektorov- Pri odčítaní vektor F1 zložíme s vektorom F2 opačného smeru :check:
Rozklad vektora na zložky :check:
Rozložiť vektor F na zložky v smeroch osí x a y.
Hľadáme Fx a Fy, ktorých zložením vznikne F. Fx a Fy nazývame zložky F.
Rozložiť vektor F na zložky F1 a F2
Hľadáme sily F1 a F2, ktorých Zložením vznikne F. Vznikol vektorový rovnobežník.
Rozklad sily na zložky :check:
Na každé teleso pôsobí tiažová sila. Tiažová sila má smer zvislý nadol.
Tiažová sila sa prejavuje v dvoch odlišných smeroch
Smer naklonenej roviny- pohybová zložka tiažovej sily (Fg1)
Fg1 uvádza teleso do pohybu a urýchľuje jeho pohyb. Jej veľkosť závisí od uhla sklonu
Pri pohybe do kopca musí prekonávať Fg1
Smer kolmý na naklonenú rovinu- tlaková (normálová) zložka tiažovej sily
Newtonov pohybový zákon 1. :check:
Vzťažné sústavy, v ktorých izolované hmotné body zostávajú v pokoji alebo v rovnomernom priamočiarom pohybe sa nazývajú inerciálne vzťažné sústavy
Zotrvačnosť- vlastnosť izolovaných telies zostávať v IVS v pokoji alebo v RPP
1.Zákon zotrvačnosti- Každý hmotný bod v IVS zotrváva v pokoji alebo v RPP kým nie je nútený vonkajšími silami tento svoj pohybový stav zmeniť
F=m×a
a=v/t
Zákon zachovania rýchlosti :check:
Súčet hybností všetkých telies izolovanej sústavy je stály!
P=m×v == P´=m´×v´
Trecia sila :check:
Šmykové trenie
Príčiny šmykového trenia
skutočnosť že styčné plochy oboch telies nie sú nikdy dokonalé hladké, ich nerovnosti do seba zapadajú a bránia vzájomnému pohybu
Sila trecej sily (Ft) závisí od:
1) veľkosti sily, ktorou je teleso pritláčané na podložku
2) druh a kvalita dotykových plôch
Ft=f×Fn; Ft=Fg; Ft= f×Fg×(cosA)
f- koeficient šmykového trenia
Je jav, ktorý vzniká medzi plochami dvoch dotýkajúcich sa telies a brzdí vzájomné relatívny pohyb oboch telies
Trecia sila Ft: pôsobí vždy rovnobežne s dotykovou plochou a smeruje proti pohybu telesa
Newtonov pohybový zákon 2.:check:
Pomer zmeny hybnosti hmotného bodu a doby, za ktorú táto zmena hybnosti nastala, je priamo úmerný výslednej pôsobiacej sile.
F=p/t; p=F×t;
F=m×a
kg×m×s^-2
Hybnosť:check:
P=m×v (kg×m×s^-1
Pri rovnomernom priamočiarom pohybe nenastáva zmena vektora hybnosti s časom
Pri rovnomerne zrýchlenom priamočiarom pohybe nastáva zmena vektora hybnosti s časom. Zvačšuje svoju veľkosť
Pri rovnomerne spomalenom priamočiarom pohybe nastáva zmena vektora hybnosti s časom. Vektor hybnosti zmenšuje svoju veľkosť
Pri rovnomernom pohybe po kružnici vektor hybnosti nemení svoju veľkosť, ale mení jeho smer. Nastáva zmena vektora hybnosti s časom
3.newtonov zákon
Podľa Tretieho Newtonovho zákona pôsobia na seba telesá NAVZÁJOM. Dva hmotné body sa navzájom priťahujú rovnako veľkými gravitačnými silami, ale opačného smeru.
Ak máme dve telesá - teleso "T" a Zem "Z", tak vo vzťahu Fg=m.g musí byť niekde schované aj druhé teleso
Fyzikálne veličiny a ich jednotky
Vyjadrujú fyz. vlastnosti, stavy a zmeny objektov.
Meranie znamená porovnávanie dohodnutou jednotkou.
Zisťujeme koľkokrát je väčšia ako meracia jednotka.
1.Základne fyz. veličíny
Násobky a diely fyz. veličín
E,exa,10^18; P,peta,10^15;T,tera,10^12; G,giga10^9; M,mega,10^6;k,kilo,10^3; h,hekto,10^2; da,deka,10^1; d,deci,10^-1; c,centi,10^-2; m,mili,10^-3; u,mikro,10^-6; n,nano,10^-9; p,piko,10^-12 f,femto,10^-15 a,atto,10^-18
dĺžka, m, l
hmotnosť, kg, m
čas, s, t
elek. prúd, A, I
termodynamická teplota, K, T
látkové množstvo, mol, n
svietivosť, kandela, cd, l
3.Skalárna fyz. veličina :check:
Určené číselnou hodnotou a jednotkou
Čas, hmotnosť, dráha, tlak, dĺžka, termodynamická teplota, látkové množstvo, elek. prúd, práca, teplo
2.Vektorová fyz. veličina :check:
Číselná hodnota, jednotku a smer
Sila, rýchlosť...
Označenie vektorov
Polohrubé písmeno alebo šipka nad značkou veličiny (F, v)
Pravidlá: 1. Sčítanie vektorov; 2. Násobenie vektora reálnym číslom; 3. Odčítanie vektorov; 4. Rozklad vektora na zložky
grafický vektor zakresľujeme pomocou orientovanej úsečky označuje smer vektora
Kinematike
Mechanický pohyb
Sa deje keď teleso mení svoju polohu vzhľadom na iné telesá
Hmotný bod- model telesa pri ktorom sa hmotnosť zachováva ale jeho rozmery zanedbávajú
Relatívnosť- popis pohybu závisí na voľbe vzťažnej sústavy
Dráha- dĺžka trajektórie po ktorom sa hmotný bod pohyboval
Trajektória- množina všetkých polôh pri ktorom sa hmotný bod pri pohybe vyskytuje(nemá jednotku)
Rovnomerný pohyb
Sa deje keď za rovnaké alebo ľubovoľné časové intervaly prejde rovnako veľké úseky dráhy
Veličinová rovnica
Pre graf platí- čím väčší uhol zviera graf dráhy na čase rovnomerného pohybu s časovou osou, tím je väčšia rýchlosť pohybu telelsa
Vektor rýchlosti rovnomerného pohybu telesa- pomer posunutia zodpovedajúcej doby za ktorú posunutie nastalo
Volnýpád
Je pád voľne spustených telies na Zem vo vákuu
Pohyb rovnomerne zrýchlený s konštantným zrýchlením (g)
Zrýchlenie voľného pádu tiažové zrýchlenie g = 9,81 m.s -2 = 10 m.s -2
Graf závislosti rýchlosti voľného pádu od času
Veľkosť rýchlosti narastá priamoúmerne s časom = Rýchlosť je rastúcou lineárnou funkciou času
Graf závislosti dráhy voľného pádu od času
Grafom je časť krivky parabola
Tiažové zrýchlenie- zmena okamžitej rýchlosti za jednotu času.
Veľkosť rýchlosti narastá priamoúmerne s časom. Rýchlosť je rastúcou lineárnou funkciou času
Pohyby- priamočiary, rovnomerne zrýchlený
Rovnomerne zrýchlený pohyb
Zrýchlenie- fyz. veličina ktorá udáva zmenu okamžitej rýchlosti za jednotku času. Je určené podielom zmeny okamžitej rýchlosti a zodpovedajúce doby, za ktorú zmena nastala.
Veľkosť rýchlosti narastá priamoúmerne s časom. Rýchlosť je rastúcou lineárnou funkciou času
Graf závislosti rýchlosti od času je priamka. Veličinová rovnica udávajúca závislosť medzi veľkosťou rýchlosti a času.
Grafom závislosti dráhy od času je parabola. Veličinová rovnica udávajúca závislosť medzi dráhou a časom
Čim strmšie = väčšia rýchlosť
Okamžité zrýchlenie
Rovnomerný pohyb po kružnici
Hmotná bod koná pohyb ak za ľubovoľné zvolené časové úseky opíše rovnako dlhé oblúky kružnice s ktorým prislúchajú rovnako veľké uhly gama
Pri rovnomernom pohybe po kružnici je veľkosť rýchlosti stála
Nemení sa veľkosť okamžitej veľkosti ale mení sa jej smer.
Vektor okamžitej rýchlosti v danom bode má smer dotyčnice kružnicovej trajektórie (kolmý na polomer)
Vektor okamžitého zrýchlenia má v každom okamihu smer do stredu trajektórie tvaru kružnice. Je dostredivé zrýchlenie.
Veľkosť obvodovej/okamžitej rýchlosti pri rovnomernom pohybe po kružnici.
Perióda pohybu- opakovanie v kružnici rovnomerného pohybu. Určuje počet pohybov za sekundu.
Frekvencia prevrátená
hodnota periódy
Veľkosť uhlovej rýchlosti pri rovnomernom pohybe po kružnici sa označuje omega
pamätať
Periodický jav- jav, ktorý sa pravidelne opakuje.
Práca
Kinetická energia / Pohybová:check:
W/Ek=1/2×m×v^2(1Joule)
1kg×m^2×s^-2
Ek=Ek1-Ek2
Potenciálna energia / Polohová:check:
W/Ep=m×g×s(1Joule)
Mechanická energia:check:
Celková mechanická energia izolovanej sústavy ja stála
Ec=Ek+Ep
^Ek-^Ep=0
Výkon:check:
P=W/t (1W(watt))
W=P*t (1W×s(watt za sekundu))
kg×m^2×s^-2
Rovnomerné konanie práce: P=F*v
číselná hodnota výkonu udáva prácu vykonanú za jednotku času
Gravitačné pole
Gravitačná a tiažová sila
Gravitačná (smer do stredu Zeme)
Vzťažná sústava spojená s jej povrchom je neinerciálna vztažná sústava.
napr.(zem sa otáča okolo vlastnej osi)
Pôsobia na ňu zotrvačné sily
V neirecialnej sústave spojene zo zemou pôsobí na teleso výslednica Fg a Fo. Ktorá sa nazýva sa tiažová sila FG.
Na rovníku (smer do stredu Zeme)
Porovnanie
Mimo rovníka (nemá smer do stredu Zeme)
Na póloch je r rovné k nule
Tiaž telesa G- sila ktorou teleso pôsobí na okolie
V stave tiaže
V beztiažovom stave
Newtonov gravitačný zákon
To X=Kappa v pisanej podobe sa pise ako H
Ak sa vzdialenosť zmenší o polovicu, veľkosť gravitačnej sily narastie o 4 krát viac.
Čím je väčšia hmotnosť telies, tým je ich príťažlivá sila (pri nezmenenej vzdialenosti) je väčšia
Čím je väčšia vzdialenosť telies, tým je ich príťažlivá sila (pri nezmenenej hmotnosti) je menšia
Gravitačná konštanta
Konštanta úmernosti medzi gravitačnou silou a hmotnosťou telesa. Je to jedna z troch základných fyzikálnych konštánt.
Hodnota gravitačnej konštanty kappa:
0.0000000000667
Pohyby v tiažiovom poli Zeme
Vrh zvislý nadol
d=(d1=v0×t)+(d2=1/2×g×t^2)
v=v0+g×t
Skladá sa zo zrýchlením g(voľného pádu / rovnomerne zrýchlený) a rovnomerný priamočiary p.
Vrh zvislý nahor
d=d1-d2
v=v0-g×t
Rovnomerne spomalený zo zrýchlením g opačného smeru
Vodorovný vrh
Súradnice polôh v čase t
x=v0×t; y=h-1/2×g×t^2
Rýchlosť v čase t
Vektor rýchlosti je preponou pravouhlého trojuholníka. Jeho veľkosť určíme Pytagorovou vetou
Šikmý vrh
Trajektória vo vákuu - parabola
Trajektória vo vzduchu -balistická krivka
Pohyby v radiálnom poli Zeme
V radiálnom gravitačnom poli sa mení intenzita a hodnota gravitačného zrýchlenie
Pri pomerne malej veľkosti v0 je trajektória (bez odporu vzduchu) časť elipsy. pripomína dráhu vodorovného vrhu.
Ale Pre väčšie rýchlosti v0 je elipsa dlhšia môže nastať že teleso nespadne na Zem
Ak v0>vk trajektória okolo Zeme je eliptická pričom Zem leží v jednom ohnisku elipsy
A-apogeum (Najvzdialenejší bod od stredu Zeme)
P-perigeum (Najbližší bod od stredu Zeme)
Ak v0=vp(parabolická v) Po udelení vp sa uzavretá trajektória mení na parabolu a teleso sa trvalo vzďaľuje od Zeme
Existuje taká začiatočná rýchlosti v0/vk, pri ktorej sa teleso pohybuje po kružnici a jeho stredom je gravitačný stred Zeme.
(Fg=Fd)
T v sekundach
Ak by nebolo dostredivej sily(pôsobí zakrivenie), tak podľa 1. Newtonovho zákona by teleso pokračovalo v priamočiarom pohybe
1.kozmická rýchlosť-po kruhovej trajektórií
2.kozmická rýchlosť-po parabolickej trajektórií
3.kozmická rýchlosť-hyperbolická rýchlosť(úniková v z gravitačného poľa slnka)
Keplerové zákony
(Platia pre pohyby planét v gravitačnom poli Slnka)
1.keplerov zákon-Planéty sa pohybujú po elipsách málo odlišných od kružníc; v ich spoločnom ohnisku je Slnko
2.keplerov zákon-Plochy opísané sprievodičom planéty za jednotku času sú konštantné. Pohyby planéty po eliptickej trajektórií je nerovnomerný
(Sprievodič (spojnica Slnka a planéty) opíše za rovnaký čas vždy rovnakú plochu.)
3.keplerov zákon- Pomer druhých mocnín obežných dôb dvoch planét sa rovná pomeru tretích mocnín hlavných polosí ich trajektórii.
aZ=1 AU(vzdialenosť medzi Slnkom a Zemou je to náhrada za číslo
149 597 871km)
TZ=1 rok
Johannes Kepler(1571-1630)
nemecký astronóm
2.ATL
Periodické deje
Kmitavý pohyb
Zariadenia ktorá majú kmitavý pohyb:
-kyvadlo,
-teleso zavesené na pružine,
-tyč na jednom konci upevnená,
-kvapalina v trubici
-hodinový nepokoj...
Kmitavý pohyb / kmitanie - je pohyb, ktorý sa pravidelne opakuje
Príčiny kmitania:
-tiažová sila
-sila pružnosti pružiny
Vlastnosti kmitania:
-priamočiary
-krivočiary
-otáčavý
-nerovnomerný.
Oscilátor: je každé zariadenie, ktoré môže voľne kmitať (bez vonkajšieho pôsobenia).
Časový diagram kmitavého pohybu
Kmitavý pohyb, ktorého grafom je sínusoida, je jednoduchý kmitavý pohyb, harmonický pohyb
Kmit
Periodicky sa opakujúca časť kmitavého pohybu
Doba kmitu (perióda) T:
-čas, za ktorý prebehne jeden kmit
-[T]=1s
T=1/f alebo f=1/T
Frekvencia (kmitočet) f:
-udáva počet kmitov za 1 sekundu
-je rovná prevrátenej hodnote periódy
-f=1/T ; [f]=1/s=1Hz (hertz)
Kinematika kmitavého pohybu
Časový diagram kmitavého pohybu
Odvodenie vzťahu pre okamžitú výchylku
y=r×sin(uhol otočenia)
uhol otočenia= omega(w)×t
omega=2pí/T alebo 2×pí×f
y=ym×sin(omega(2pí/T alebo 2×pí×f)×t)
Základná rovnica vyjadruje výchylku y harmonického KP telesa, ktoré sa v začiatočnom okamihu (v čase t0) nachádza v rovnovážnej polohe
priemet sprievodiča do osi y -> okamžitá výchylka (rp-> y)
veľkosť sprievodiča -> amplitúda (r -> ym)
uhol otočenia -> fáza kmitavého pohybu
uhlová rýchlosť -> uhlová frekvencia
z trojuholníka 0AB vyplýva:
sin(uhol otočenia)=y/r -> y=r×sin(uhol otočenia)
Fáza kmitavého pohybu
Harmonické kmitanie oscilátora
V čase t0= 0s je (uhol otočenia)0= 0 rad
V čase t0= 0s je (uhol otočenia)0= pí/2 rad
Harmonické kmitanie oscilátora
V čase t0= 0s je (uhol otočenia)0= pí rad
Harmonické kmitanie oscilátora
V čase t0= 0s je (uhol otočenia)0= 3×pí/2 rad
Harmonické kmitanie oscilátora
(uhol otočenia)0- začiatočná fáza kmitavého pohybu určuje hodnotu okamžitej výchylky y v začiatočnom okamihu t0= 0s
Zrýchlenie kmitavého pohybu
Pravouhlý priemet rovnomerného pohybu hmotného bodu po kružnici, do roviny kolmej na rovinu kružnice je harmonický kmitavý pohyb
Odvodenie vzťahu pre okamžité zrýchlenie
sin(uhol otočenia)= ay/ad
ay= ad×sin(uhol otočenia)
ad= omega^2×r
r --> ym
uhol otočenia= omega×t
a= -omega^2×ym×sin(omega×t)
a= -omega^2×y
Vektor zrýchlenia má vždy opačný smer ako je smer okamžitej výchylky telesa
Pri pohybe
z amplitúdy do rovnovážnej polohy
je pohyb telesa zrýchlený, zrýchlenie má smer pohybu telesa
Pri pohybe
z rovnovážnej polohy do amplitúdy
je pohyb telesa spomalený, zrýchlenie má smer oproti pohybu telesa
Zrýchlenie kmitavého pohybu sa mení periodicky podľa funkcie sínus
Zrýchlenie je nulové pri prechode rovnovážnou polohou.
Zrýchlenie je maximálne (am) v amplitúdach.
am= omega^2×ym
V amplitúdach nastáva zmena smeru vektora okamžitej rýchlosti = zrýchlenie je macimálne
Rezonancia oscilátora
Pri zmene otáčok (nutného kmitania) sa mení amplitúda nútených kmitov.
F=Fm×sin(omega×t)
Graf závislosti amplitúdy napätia Um od frekvencie f
Pri tej istej frekvencii dosahuje amplitúda veličiny núteného kmitania maximálne hodnoty.
Rezonančná krivka
Frekvencia f3 (z obrázku hore) je rovná frekvencii vlastného kmitania oscilátora f0. Táto frekvencia sa nazýva
rezonančná frekvencia - fr
.
Pri rezonančnej frekvencii dosahuje amplitúda nútených kmitov väčšie hodnoty, ako pri iných frekvenciách. Nastáva
rezonančné zosilnenie
.
Malou, periodicky pôsobiacou silou možno v oscilátore vzbudiť kmitanie so značnou amplitúdou, ak je frekvencia vonkajšieho pôsobenia zhodná s frekvenciou vlastného kmitania oscilátora.
Zvukom určitej frekvencie je možné rozbiť pohár ak je frekvencia zvukového vlnenia rovnaká ako frekvencia vlastných kmitov pohára.
Postupné mechanické vlnenie
Vlnenie je fyz. dej pri ktorom sa kmitavý rozruch šíri prostredím.
Príčinou mechanického vlnenia v prostredí je existencia väzbových síl medzi časticami prostredia
Pružné prostredie je prostredie, v ktorom sa kmitanie jednej častice väzbovými silami prenáša na ďalšie častice.
Priečne- je dej, pri ktorom častice kmitajú v smere kolmom na smer, v ktorom sa vlnenie šíri.
Pozdĺžne- je dej, pri ktorom častice kmitajú v smere, v ktorom sa vlnenie šíri
Vlnová dĺžka
(vlnová dĺžka)=v×T=v/f
je vzdialenosť, do ktorej vlnenie dospeje za periódu T kmitania zdroja vlnenia.
je vzdialenosť dvoch najbližších bodov, ktoré kmitajú s rovnakou fázou.
Pri postupnom mechanickom vlnení sa neprenáša hmota, ale energia
Rovnica postupnej mechanickej vlny
Pri postupnom mechanickom vlnení body radu konajú postupne kmitavý pohyb
Rovnica kmitania zdroja vlnenia - bodu, ktorý v čase t=0 s má súradnice polohy y=0m, x=0m
Bod vo vzdialenosti x od zdroja vlnenia začne kmitať o čas t´ neskôr ako zdroj.
yx=ym×sin(omega(t-t´))
dosadením za t´=l/v
s využitím omega=2pí/T
dosadením za (vlnová dĺžka)=v×T
y=ym×sin(2pí(t/T-l/(vlnová dĺžka)))
Ak v rovnici je t=konštantné a x sa mení dostávame okamžité výchylky rôznych bodov v tom istom čase
Ak v rovnici je x=konštantné a t sa mení dostávame okamžité výchylky toho istého bodu v rôznych časoch
(fáza vlnenia)=2pí(t/T-l/(vlnová dĺžka))
y=ym×sin(omega×t)
Zložené kmitanie
Teleso na 2 nerovnakých pružinách kmitá, akoby konalo
súčasne
viac pohybov.
Skladanie izochrónnych kmitov s
rovnakou
fázou:
uhol=uhol2-uhol1=0rad
Výsledné kmitanie je
zosilnené
Amplitúda výsledného kmitania je ym=ym1+ym2
Skladanie izochrónnych kmitov s
opačnou
fázou:
uhol=uhol2-uhol1=(pí)rad
Výsledné kmitanie je
zoslabené
Amplitúda výsledného kmitania je
ym=ym1-ym2
Princíp superpozície
ak teleso súčasne koná niekoľko harmonických pohybov rovnakému smeru s okamžitými výchylkami yn je okamžitá výchylka výsledného kmitania yv
yv=y1+y2+.........yn
Izochrónne kmitania
Majú rovnakú T a f
Prebiehajú v jednej priamke
Energia okolo nás - molekulová fyzika a termodynamika
Kruhový dej s ideálnym plynom
1- izochorické zohrievanie
2- izotermická expanzia
3- izochorické ochladzovanie
4- izotermická kompresia
Kruhový (cyklický) dej - je dej pri ktorom je konečný stav sústavy totožný so začiatočným stavom
Periodicky
1-Q2/Q1
Stavová rovnica ideálneho plynu
Vyjadruje vzťah medzi stavovými veličinami
pV=NkT
p1×V1/T1 = p2×V2/T2 = konšt
Tepelné deje s ideálnym plynom
Izotermický dej = je dej pri ktorom je teplota plynu stála
Izochorický dej = je dej pri ktorom je objem plynu stály
Izobarický dej = je dej pri ktorom je tlak plynu stály
p1V1=p2V2=konšt. (Boylov)
p=konšt.×T (Charlov)
V=konšt×T (Gayov)
termodynamický zákon.
a): nie je možné, aby sa teplo samovoľne šírilo z chladnejšieho miesta na teplejšie.
b) - Planckova-Kelvinova formulácia: nedá sa zostrojiť perpetuum mobile druhého druhu (teda cyklicky pracujúci tepelný stroj, ktorý by len prijímal teplo z teplejšieho telesa a vykonával rovnako veľkú prácu, ako toto teplo)
c) - Clausiusova formulácia: nemožno zostrojiť cyklicky pracujúce zariadenie, ktoré nevytvára žiaden efekt okrem toho, že prenáša teplo z telesa s nižšou teplotou na teleso s vyššou teplotou
Maximálny možný stupeň premeny tepla na prácu vykonáva ideálny tepelný stroj pracujúci v Carnotovom cykle.
Teplo sa vždy prenáša z telesa/látky/časti látky s vyššou teplotou na teleso/látku/časť látky s nižšou teplotou, v súlade s druhou termodynamickou vetou.
Kalorimetrická rovnica
Kalorimetrická rovnica je rovnica popisujúca tepelné výmeny pomocou zákonu zachovanie energie
Na jej základe je možné určiť mernú tepelnú kapacitu materiálov, množstvo tepla, ktoré treba dodať, alebo odobrať, aby sa zmenila teplota o určitú hodnotu, alebo určiť výslednú teplotu pri tepelnej výmene.
Množstvo tepla, ktoré teleso prijme, alebo odovzdá závisí:
Od hmotnosti telesa
Od mernej tepelnej kapacity telesa
Od rozdielu konečnej a začiatočnej teploty
Q = m × c × (t2-t1)
c = Merná tepelná kapacita
Q = práca
m =hmotnosť
t = teplota v C°
Mechanika kvapalín a plynov
Rovnica spojitosti
Prúdenie kvapalín môže byť:
stacionárne (ustálené)
nestacionárne (neustálené)
Ak sa rýchlosť prúdiacej kvapaliny v danom mieste s časom mení; v != konšt.
Pohyb častíc kvapalín
(Charakterizuje vektor rýchlostí)
Pri ustálenom prúdení je po čiarach, ktoré sú obrazom trajektórie pohybu jednotlivých častíc kvapaliny
Vektorová priamka rýchlostí je dotyčnica k trajektórii pohybu častice kvapaliny
Prúdnica
je myslená čiara, ktorej dotyčnica zostrojená v ľubovoľnom bode určuje smer rýchlostí pohybujúcej sa častice kvapaliny
Vlastnosti:
každým bodom kvapaliny prechádza jedna prúdnica
prúdnice sa nemôžu pretínať
Prúdová trubica:
plocha vytvorená z prúdnic prechádzajúcich bodmi uzavretej krivky vo vnútri prúdiacej kvapaliny
3.ATL
Magnetizmus
Generátor striedavého napätia
Trojfázový alternátor
-Otáčavý pohyb koná elektromagnet, ktorý tvorí
rotor alternátora
.
-Striedavé napätie sa indukuje v sústave cievok v
statore
. To umožňuje odvádzať prúd z alternátora pevnými svorkami.
-
Stator alternátora
sa skladá z troch cievok, ktorých osi zvierajú navzájom uhly 120°.
-Uprostred medzi cievkami sa otáča magnet a v cievkach sa indukujú
striedavé napätia
.
-Indukované napätia majú rovnakú amplitúdu (maximálnu hodnotu) a sú navzájom posunuté o
1/3 periódy
.
Najčastejšia je trojfázová sústava striedavých napätí založená na tom, že súčet okamžitých hodnôt napätí indukovaných v cievkach alternátora je stále nulový.
(u1+u2+u3 = 0)
Na základe tohto môžeme spojiť jeden koniec každej z cievok statora do spoločného bodu – uzla. S uzlom je spojený
nulovací vodič (N)
.
Fázové napätie a Združené napätie:
Na opačné konce cievok sú pripojené fázové vodiče (L1,L2,L3). Medzi fázovými vodičmi a nulovacím vodičom sú fázové napätia u1, u2, u3.
Napätia medzi ľubovoľnými dvoma fázovými vodičmi sú združené napätia. Ich efektívna hodnota je √3 - krát väčšia než efektívna hodnota fázového napätia.
Efektívna hodnota napätia a prúdu:
-Vychádzame z rovnakého výkonu pre DC a AC:
P(DC) (jednosmerný prúd) = P(AC) (striedavý prúd)
U×I = ½ U0×I0
-Musíme dosadiť k U = U0/√2 a za I = I0/√2 vtedy nám vznikne vzorec (U0×I0)/2
-Čiže Uef = U0/√2 a Ief = I0/√2
-Tomuto sa nazýva
efektívna hodnota
je to hodnota prúdu, ktorý by v obvode s jednosmerným prúdom zabezpečil rovnaký príkon (koná rovnakú prácu) ako prechádzajúci striedavý prúd.
Pre napätia platí:
Generátor elektrickej energie
:
-Je zariadenie, ktoré premieňa mechanickú energiu na elektrickú energiu/prúd (elektromagnetická indukcia)
Skladá sa zo
statoru
,
rotoru
a
solenoidom s feromagnetickým jadrom
Premena energie
Zo zdrojov premieňa na elektrickú energiu (v elektrárňach)
Tam pracujú generátory striedavého napätia (alternátory)
Elektráreň
-Zdroje elektrickej energie
-Podľa primárneho zdroja máme = tepelné, vodné, jadrové
Tepelná: (uhlie alebo iné palivá)
-Kotol spaľuje palivo
-Separátor oddelí parovodnú zmes od pary
-Para roztáča turbínu (poháňa generátor)
-Generátor vyrába elek. prúd
-V kondenzátora sa zasa skvapalňuje
-V chladiacej veži chladí vodu
-Čerpadlá zabezpečujú prúd kvapalín
Jadrová: (energia atómových jadier)
-Štiepením uránu sa uvoľňuje energia (v reaktore)
-Reaktor odovzdáva teplo do parného generátora
-V parnom generátore sa vyrába para pre pohyb turbíny
Vodná:
Turbína je uložená vo zvislom smere
Magnetický indukčný tok
Magnetické pole prechádzajúce plochou závitu charakterizuje veličina
magnetický indukčný tok
Φ(fí)
-Je priamo úmerný veľkosti magnetickej indukcie B
-Je priamo úmerný obsahu plochy S závitu
Φ = B×S
-Prechádzajúci plochou S, kolmou na magnetické indukčné čiary
(maximálny indukčný tok)
(uhol = 0; cos(0) = 1)
[Φ] = [B]×[S]
[Φ] = T×m^2
[Φ] = Wb(weber)
Ak
nie je kolmá
na indukčné čiary pridávame cos(alpha)
Φ = B×S×cos(alpha)
Ak je plocha
rovnobežná
(uhol = 90) na indukčné čiary
indukčný tok je 0
Magnetický indukčný tok cievkou s N závitmi:
Celkový magnetický indukčný tok cievkou s N závitmi je rovný N násobku magnetického indukčného toku na plochu 1 závitu
Φ = N×Φ1
Φ = N×B×S×cos(alpha)
Zmena môže nastať:
V zmene magnetickej indukcie (B)
(Čím bližšie tým je väčšia magnetická indukcia)
Otáčaním cievky v magnetickom poli
(zmena uhla)
Faradyov zákon
Indukované elektromotorické napätie
sa rovná
zápornej
časovej zmene magnetického indukčného toku
Ui = -(Φ/t)
Pri približovaní Φ kladná, Ui je záporné
Pri vzďaľovaní Φ záporná, Ui je kladné
Pri pohybe vodiča v magnetickom poli je pohyb voľných elektrónov vo vodiči usmernený magnetickou silou Fm
Fm=B×e×v
Elektrické napätie medzi koncami vodiča:
s=v×t
S=l×s
Ui=B×(S/t)=Φ/t
Elektrické pole a elektrický prúd
Elektrický prúd
Vznik jednosmerneho elektrického prúdu
Látky sa skladajú z častíc. Častice majú náboj.
Podľa vodivosti elektrického prúdu delíme:
Izolanty a Vodiče
Javy elektrického prúdu:
Polarizácia dielektrika a Elektrostatická indukcia
Izolant v elektrickom poli
Izolanty(dielektriká) obsahujú rovnako ako vodiče veľký počet častíc z nábojom, z ktorých sú zložené ich atómy alebo molekuly
V izolantoch sú takmer všetky tieto nabité častice viazané a nemôžu sa v látke voľne pohybovať
Pôsobením síl vonkajšieho elektrického poľa na izolant sa posunie ťažisko elektrónov a protónov
Atómy alebo molekuly v izolante sa stávajú elektrickými dipólmi
Náboje na povrchu je vrstva s viazanými elektrickými nábojmi-
je zdrojom nového elektrického poľa ktoré pôvodné pole zoslabí.
Vo vnútri sa navzájom kompenzujú.
Opísaný jav sa nazýva polarizácia dielektrika-je dôsledkom silového pôsobenia elektrického poľa na kladné a záporné častice ktoré sú viazané v atómoch alebo molekulách dielektriky
Vodič v elektrickom poli
Pri jave elektrostatická indukcia nastane na krátky čas usporiadanie pohybu elektricky nabitých častíc
Fyzikálna veličina elektrický prúd
Značka veličiny: I
Elektrický prúd je definovaný podielom celkového náboja častíc Q ktoré prejdú prierezom vodiča S za čas t a času t
I(Ampér) = Q/t
Usporiadaný pohyb voľných častíc s elektrickým nábojom sa nazýva elektrický prúd
Podmienkou vzniku elektrického prúdu v látke je:
Prítomnosť voľných častíc s elektrickým nábojom
Utvorenie elektrického poľa v tejto látke
Udržiavané elektrické pole vo vodiči nastane ak je vodič pripojený na elektrický zdroj
Smer elektrického prúdu:
Podľa dohody sa za smer prúdu považuje smer usporiadaného pohybu voľných častíc s kladným nábojom
Smer elektrického prúdu v kovoch je opačný ako smer pohybu elektrónov
Vodná kvapalina (elektrolit) v elektrickom poli
Smer elektrického prúdu:
Podľa dohody sa za smer prúdu pokladá smer usporiadaného pohybu voľných častíc s kladným nábojom
Účinky elektrického prúdu:
v pevných vodičov spôsobuje zvýšenie teploty
v kvapalných vodičoch mení ich zloženie
v plynoch vyvoláva svetelné a zvukové efekty
Elektrická sila a elektrické pole
IVS-inerciálne vztažné sústavy
RPP-rovnomerný priamočiary pohyb
vzdialenosť = (r)
link to ssnd.edupage.org
link to www.vascak.cz