Varsti on eksam.....

Παρουσίαση με θέμα: "Varsti on eksam....."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Varsti on eksam....

2 Energia Energia on mateeria liikumise ja vastastikmõjude üldistatud
kvantitatiivne mõõt. Energiat (erinevalt jõust) saab koguda ja säilitada Slaididel kasutatud:

3 Potentsiaalne energia
Mehaaniline energia Oma kogemusest teame, et energiavarud vallanduvad vaid siis, kui teha selleks pingutusi ja kui pingutuse tulemusena õnnestub midagi liigutada. Energia muundub ühest liigist teise ainult siis, kui jõu mõjul toimub millegi liikumine. Samas on selge, et energiat on rippuval õunal ka siis, kui ta on liikumatu. Mida kõrgemalt õun langeb ja mida suurema massiga ta on, seda valusam on ka löök. Potentsiaalne energia Kui energia olemaolu on põhjustatud kehade vastastikmõjust, siis nimetatakse seda potentsiaalseks energiaks. Seega, üksik keha potentsiaalset energiat omada ei saa. Potentsiaalne energia võib näiteks puududa ka kehal, mis on sattunud punkti Maa ja Kuu vahel, kus mõlemad taevakehad tõmbavad keha enda poole võrdse jõuga. Potentsiaalset energiat nimetatakse ka varjatud energiaks. Ep omav keha ei pea ilmtingimata tööd tegema.

4 Energia muundumine ühest vormist teise
Selleks, et energiat ühest vormist teise muundada, peab kehale mõjuma jõud ja see jõud peab suutma keha liigutada – tuleb teha tööd. Töö on seda suurem, mida suurem on jõud ja mida pikemal teel see mõju avaldab. Sest seda rohkem suudab jõud keha energiat muuta. Lühidalt töö = jõud • teepikkus, valemi kujul A = F • s • cos α, kus A – töö; F – jõud; s – teepikkus, millel see jõud mõjub. Kui 1 N suurune jõud mõjub 1 m pikkusel teel, siis teeb see tööd ühe džauli. Tööd saavad teha ainult need kehad, mis omavad energiat. Töö on energia muutumise mõõduks. Tehtud töö on võrdne kulutatud energiaga

5 Kui kehale mõjub jõud aga keha ei liigu, siis tööd ei tehta.
Niisiis võib öelda, et tööd teeb jõud, aga mitte igas olukorras. Sest kui see keha energiat ei suuda muuta, siis see tööd ei tee. Näide, kus keha liigub, jõud mõjub, aga tööd ei tee. Taevakeha tõmbab tema umber tiirlejat pidevalt enda poole, aga see ei lähene ega eemaldu. Seega taevakeha tõmbejõud tööd ei tee, sest tiirleja energia sellest ei muutu. Samaks jääb sateliidi kineetiline energia, kuna selle kiirus ei muutu; samaks jääb ka vastastikmõju potentsiaalne energia, kuna ei muutu ka kaugus taevakehast. Mehaanilist tööd tehakse keha nihutamisel temale rakendatud jõu mõjul. Kui kehale mõjub jõud aga keha ei liigu, siis tööd ei tehta. Inertsi tõttu (varem mõjunud jõu mõjul) liikuv keha ei tee tööd Orbiidil tiirlemine on “mööda kukkumine”

6 Auto kiirus on 36 km/h. Kui kiiresti peaks auto sõitma, et tema
Kineetiline energia Näide liiklusest. Mis juhtub, kui juht, kes sõidab kiirusega 90 km/h, eirab nõuet vähendada kiirust 30 kilomeetrini tunnis? Siis ta sõidab 3 korda kiiremini lubatust (90 : 30 = 3), aga auto kineetiline energia on 9 korda lubatust suurem (3 ruudus on 9)! Kui on vaja autot seisma saada, siis on vaja teha tööd 9 korda rohkem kui lubatud kiiruse korral! Kahjuks ei püsi see meeles mitte kõigil autojuhtidel. Auto kiirus on 36 km/h. Kui kiiresti peaks auto sõitma, et tema liikumisenergia oleks 2 korda suurem?

7 Töötada võib kiiresti ja aeglaselt.
Võimsama mootoriga saab hoo kiiremini sisse. Võimsam lamp annab rohkem valgust. Võimsus Võimsus on füüsikaline suurus, mida mõõdetakse ajaühikus tehtud töö hulgaga või ühe ajaühiku jooksul ühest liigist teise muundunud energiahulgaga Kui 1 sekundiga muundub ühest liigist teise 1 džaul energiat (selleks tuleb teha tööd 1 džaul), siis on võimsus 1 vatt (W). Hobujõud on mittesüsteemne võimsuse mõõtühik, mida tähistatakse (hj). Hobujõu suurus on 735,499 W. Inglismaal ja USAs on hobujõu suurus 745,7 W. 1 m kõrguse hüppe ajal on hobuse N = 5000 W = 6.8 hj

8 10 km/h = / 3600 = 2.78 m/s

9 Püssikuul väljub torust algkiirusega 1000 m s-1.
Kui kõrgele see tõuseb kui tulistada vertikaalselt üles (õhutakistust mitte arvestades)? Lahendame pöördvõttega: kui kõrgelt peaks kuul kukkuma, et lõppkiirus oleks 1000 m s-1? Püssikuulid ei lenda kaugeltki nii kõrgele, seega õhutakistus, mida siin ei arvestatud, on väga oluline.

10

11

12 Mitteelastne põrge

13 Mis on reaktsiooni aktivatsioonienergia?
Eristatakse (mitut?) …………….liiki energiat. Nimetage: kineetiline, potentsiaalne Töö ja soojus. Mis neid seob ja mis eristab? töö -> suunatud, soojus - > kaootiline liikumine Mis on reaktsiooni aktivatsioonienergia? Aktivatsioonienergia määrab reaktsiooni toimumise kiiruse / tasakaalu (vale variant maha tõmmata).

14 19. Graafikud esitavad erinevad tasakaaluolekud
19. Graafikud esitavad erinevad tasakaaluolekud. Kuidas nimetatakse olekuid A, B ja C? Stabiilne, ebastabiilne, ükskõikne Mis on nende graafikute koordinaattelgedeks? X – asukoht, y- potentsiaalne energia

15 Võttes aluseks keskmise õppuri energiakulu W-des (siia peate arvu ise panema 100W) arvutage, kui palju toitu (kg-des) tuleb 5-aastase õpinguperioodi jooksul omastada (toidu arvestuslik energiasisaldus on 2000 kcal/kg). 100 Js-1·3600s ·24h ·365p · 5a/4.19J cal-1 = 37.6 ·108 cal 5a jooksul 37.6 ·108cal / 2 ·106 cal kg-1= 1880 kg 5 a jooksul Kas võrreldava energiakoguse ostmine elektri kujul tuleb odavam või kallim kui toidu supermarkitist ostmine? Inimese võimsus on ~ 100W=100 J/s Ööpäeva jooksul kulub *3600*24= J (24h) 1 kWh= J maksab 0.14 EUR J on 2.4 kWh, mis elektrina maksaks EUR 24h jooksul tarbitav toit maksab rohkem

16 Ühik kWh on energia, mitte võimsuse ühik
Kõikidel elektriseadmetel on kirjas nende poolt tarvitatav võimsus. Näiteks: Mikser W Praeahi - kuni 2000 W Arvuti - kuni 400 W Triikraud – 500 kuni 2000 W Elektripliit – max W Mikrolaineahi – 800 W Kilovatt on võimsuse ühik = 1000W. Kilovatt-tund on energiaühik. Üks kilovatt-tund on energia, mida tarbib (või toodab) võimsusel üks kilovatt töötav masin ühe tunni jooskul. 1 kWh = 1000 Js-1 · 3600 s = 3.6·106 J Kui praadisite liha praeahjus 1.5 h, siis tarbisite 2 kW ·1.5h = 3 kWh ≈ 11·106 J elektrienergiat

17 Võrrelge Päikeselt Maale kiiratud energiahulka Maa poolt
tagasikiiratud energiahulgaga. Selgitage oma mõttekäiku.

18 Maa raadius on 6400 km, 80% atmosfääriõhust on 10 km
paksuses kihis. Õhtul ja hommikul vaatame Päikest läbi 5x troposfääripaksuse õhukihi. Hommikul on õhk puhas, õhtul niiske ja tolmune.

19 Mis nähtusega on tegemist?
päikesevarjutusega

20 38. Vee aurumissoojus on 560 cal g-1.
Kui kaua tuleb vett keeta võimsusel 1 kW et 1 l vett täielikult aurustuks? 1 l vett on 1000 g. Selle aurustamiseks kulub cal. Võimsus 1 kW = 1000 J s-1 = 240 cal s-1. cal genereeritakse /240 = 2333 s = 38.9 min jooksul = 38 min 54 s. 1 cal = 4.19 J

21 Kalori definitsioon: 1 cal on energia, mis kulub 1 g H2O temperatuuri
21. Üks liiter vett soojendatakse 1000 W keeduspiraali abil. Kui kaua aega kulub vee keema minekuni kui algtemperatuur oli 10 °C? Vee (eri)soojusmahtuvus (energia, mis kulub ühikulise massi aine temperatuuri tõstmiseks ühe kraadi võrra) on 1 cal g-1 °C-1= 4.19 J g-1 °C-1. Keemiseni soojendamiseks on vee temperatuuri vaja tõsta 100 – 10 = 90 °C võrra. 1 l vett on 1000 g, järelikult soojusenergiat kulub 1000x90x4.19 = J. Spiraal võimsusega 1000 W eraldab 1000 J s-1 . Keema-ajamiseks vajalik aeg on siis / 1000 = s = 6 min 16 s. Kalori definitsioon: 1 cal on energia, mis kulub 1 g H2O temperatuuri tõstmiseks 1 °C võrra.

22 . Kui kaua võib põleda 200-vatine pirn selle energia arvel,
mis saadakse ühe milligrammi aine (hüpoteetilisel) täielikul muundumisel energiaks? E = mc2, N = A / t m = 0.1 mg N = 200 W c = km/s

23 Eksamiküsimused: Formuleerige sõnades elektrivälja potentsiaalse energia sõltuvus kehadevahelisest kaugusest. Elektriväljas oleva keha potentsiaalne energia avaldub kui Kas energia kauguse suurenedes kasvab või kahaneb? Tehke joonis. sõltub laengutest, samanimeliste korral kasvab, erinimeliste korral kahaneb...

24 Elektriväli Analoogiliselt gravitatsioonivälja näitega, laengu liikudes elektriväljas raadiuselt ra raadiusele rl teeme tööd:

25 Teljed: y – potentsiaalne energia, x – kaugus, r
Elektrivälja potentsiaalse energia sõltuvus kehadevahelisest kaugusest Tõukuvate (samanimeliste) laengute korral muutub potentsiaalne energia positiivsemaks. Tõmbuvate (erinimeliste) laengute korral muutub potentsiaalne energia negatiivsemaks. Teljed: y – potentsiaalne energia, x – kaugus, r

26 Sarnased, kuid erinevad
Gravitatsioonjõud on alati tõmbejõud, elektrilised jõud võivad olla nii tõmbe- kui tõukejõud. (ii) Elektrilised jõud on ka väga tugevad ületades gravitatsioonijõude aktuaalses energia piirkonnas rohkem kui 40 suurusjärgu võrra.

27

28 Elektrivälja kahe punkti potentsiaalide vahe on üks V
kui laengu üks C viimisel ühestpunktist teise tehakse tööd üks J. 1 J = 1C ·1V Ühe elektroni viimisel läbi potentsiaalide vahe üks volt tehakse tööd üks elektronvolt. 1 eV = ·10-19 C ·1V Energeetiliselt on siis elektronvolt dzaulist niisama palju kordi väiksem kui elektroni laeng on väiksem kulonist, seega 1 eV = ·10-19 J. Silm näeb ‘valgust’, mis on defineeritud kui elektromagnetiline kiirgus lainepikkuste vahemikus nm, ehk kvandi energiavahemik 3.1 kuni 1.8 eV.

29 Elektronvolt oli töö, mida tuli teha, et elektron viia ühe voldi
võrra negatiivsemale potentsiaalile: 1eV=1.602 · J. Kui viime terve mooli elektrone 1V võrra kõrgemale energiale, teeme tööd 1.602·10-19 · 6.023·1023 = J mol-1V-1 See arv on tuntud Faraday arvuna ja tähistab tööd, mida tuleb teha, et üks mool elektrone viia läbi potentsiaalide vahe 1V. Faraday arvu definitsioon ühe mooli elektronide laeg

30 Kui suur vool läbib 220 -voldisel pingel töötavat veekannu, mille
võimsus on 1700 vatti? Kui suur on selle kannu keeduspiraali takistus? Joonisel on esitatud kahe juhi voolu-pinge tunnusjooned. Kumba juhi takistus on suurem R1 või R2? Põhjendage (ka valemitega)

31 Arvutage ja esitage graafikul võimsuse sõltuvus pingest
100 Ω takisti jaoks. P = UI= U2/R Elektrikaitsmed toas on 10 A-sed. Kas võite kasutada toas televiisorit (50 W), põletada kolme 100 W-st elektripirni ja kütta tuba elektriradiaatoriga võimsusega 2 kW? Esitage arvutused. Kogu võimsus 50+3* = 2350W P = U·I I = 2350W/230V > 10A

32 Liikumishulk ehk impulss.
Kui püüate väga massiivset keha, näiteks autot, liikuma lükata, siis tuleb jõudu rakendada küllalt kaua, enne kui saavutate vajaliku kiiruse, näiteks mootori käivitamiseks ilma starteri abita. See tähendab, et keha poolt saavutatud kiirus sõltub jõu mõjumise ajast. Kasutame kiirenduse arvutamiseks kahte seost: kust Suurust mv nimetatakse liikumishulgaks ehk impulsiks. Impulsi muutus on võrdeline jõuga ja selle mõjumise ajaga ning toimub jõu suunas. Liikumishulk on defineeritud kiirusvektoriga, mitte ainult skalaarse kiirusega.

33 Kiirusega 60 km/h liikuv auto, mille mass on 2 tonni, hakkab ühtlaselt pidurdama. Pidurdamisel mõjub jõud 2 kN. Millise aja jooksul auto peatub? m Δv = F Δt 60 km/h = 16.7 m/s 2 tonni = 2000 kg 2 kN = 2000 N 2 ·103 · 16.7 = 2 · 103 · Δt 16.7 s = Δt

34 9. Mis on entroopia? Mis ühikutes entroopiat mõõdetakse?
Korratuse kvantitatiivne mõõt. Isotermilistes protsessides – molaarne soojusmahtuvus. Ühik: J/mol K 20. Formuleerige termodünaamika teine seadus suletud süsteem liigub korrapäratuse suurenemise ehk entroopia kasvamise suunas. Kuidas on see seadus kooskõlas eluslooduse nähtavalt kõrge organiseeritusega? Lokaalne entroopia kahanemine ehk korra kasv on võimalik, kui Universumis tervikuna entroopia kasvab. 13. Nimetage neli fundamentaalset füüsikalist vastastikmõju. Järjestage nad tugevuse järjekorras: tugev, elektromagneetiline, nõrk ja gravitatsiooniline. 12. Mille kohta käib DeBroglie valem ? Mis on λ (m) ja p ( kg m s-1) dimensiooni SI süsteemi ühikutes? (mida suurem on osakese kiirus või mass, seda väiksem on tema lainepikkus)

35 Küsimused, mis tekitasid küsimusi
Soolveega täidetud anumasse asetatud nael lasti täielikult ära roostetada. Seejuures eraldus ja lendus ümbritsevasse keskkonda 1 MJ soojust. Kui suur (ja mis märgiga?) oli sellega kaasnev veeklaasi massi muutus? Hinnake, kas seda massi muutust on kaasaegsete vahenditega võimalik mõõta? Hobujõududes mõõdetakse impulssi / jõudu / energiat / võimsust (valige välja õige vastus). Miks ei saa rakud olla ei väga suured ega väga väikesed, vaid paraja mõõduga? Kui kiiresti liigub laserikiir Kuu pinnal, kui 1 m kaugusel teist liigub ta kiirusega 10 cm/s? Kuu kaugus Maast on km. Keha alustas laual liikumist koordinaatide alguspunktist. Liikumise lõppedes oli ta piki x-telge mõõtes liikunud 3 m kaugusele ja piki y-telge 3 m kaugusele. Kui pikk oli läbitud vahemaa? Statistika!

36 Kui pikk peaks olema ööpäev, et kehad ekvaatoril kaotaksid oma kaalu?
Kui pikk peaks olema ööpäev -> otsime periodi, T Tingimus: kehad ekvaatoril kaotaksid oma kaalu, ehk ak = g m ω2 r = kg M m / r (tsentrifugaaljõud = kesktõmbejõud) (kesktõuke jõud on võrdne gravitatsiooni jõuga) Maakera massi arvutus: mg = kg M m / r2 (m=1 kg) 9.81= M /( ) 2, M = kg ω2 r = kg M / r2 ω2 = , ω = rad/s = 4.4 rad/h Mitu täispööret on 4.4 rad? 1 Täispööre on 2 π rad 4.4 / 2 π = 0.7 pööret/h pööret – 1h 1 pööre x h x=1 h 26 min

37 Maa pinda on kaevatud ringikujuline auk läbimõõduga r=10 m
Maa pinda on kaevatud ringikujuline auk läbimõõduga r=10 m. Kui suur on vastav ruuminurk? πr2/R2 R – Maa raadius 6400 km Mis ühikutes ruuminurka mõõdetakse? Steradiaan (tähis sr) on ruuminurga mõõtühik. Steradiaan on tipuga kera keskmesse toetuv ruuminurk, mis eraldab kera pinnal raadiuse ruuduga võrdse pindala

38 Tennisepall massiga 100 g kukub 2 m kõrguselt põrandale ja põrkub sealt tagasi 1.5 m
kõrgusele. Arvutage palli energiakadu põrkel Ep = mgh Kas tegemist oli (1) täielikult elastse või (2) mitteelaste põrkega? Mida mõõdab kangkaal ja mida vedrukaal? Mis ühikutes vastavaid suurusi mõõdetakse? Kangkaal võrdleb omavahel masse (kg) vedrukaal mõõdab kaalu (jõudu, ühik Njuuton), kuid ka vedrukaalud kalibreeritakse massiühikutesse. Miks ehitatakse kurvid väljapoole kaldu? Miks me kurvis sõites ennast kallutame? Mis jõududega on tegemist? Tehke vastav joonis

39 Kui jalgrattur läheb kurvi püsides
Jalgrattur teel b a Kui jalgrattur läheb kurvi püsides teega risti (a), talle mõjuvad: mg , toereaktsioon ja kesktõukejõud Summarne jõud lükkab ratturi pikali. Otsesõidul mõjuvad jõud: raskusjõud=mg toe reaktsioon hõõrdejõud=liikumapanev jõud Kui jalgrattur kallutab kurvis (b), lisaks jõududele joonisel hakkab mõjuma kurvi keskpunkti suunatud hõõrdejõud, mille suurus määrab tee peal püsimist. Kui teepind on kaldu (c), toe reaktsioon on teega risti ning sama hõõrdejõud võimaldab palju suuremaid sõidukiirusi. c

40 Osalist kaaluta olekut
Mida tunneb autojuht, sõites suure kiirusega üle kumera siila (a) ja mida tunneb pikeeriva lennuki piloot (b) trajektoori madalamais punktis? Põhjendage vastust. a b F = mg + mv²/r, F > mg. Ülekoormust F = mg - mv²/r, F < mg. Osalist kaaluta olekut

41

42 Köiekõndijad kannavad tavaliselt kaasas pikka ritva
Köiekõndijad kannavad tavaliselt kaasas pikka ritva. Millisel füüsikaseadusel (või seadustel) põhineb ridva tasakaalustav omadus? Formuleerige see seadus. Alljärgnev valem on esitatud kahel võrdväärse kujul. Tegemist on kelle seadusega? Mida tähistab R ja millistes ühikutes teda mõõdetakse? Mis tüüpi matemaatiliste võrranditega/sõltuvustega R-i suhtes on tegemist? Esitage vastavad graafikud. Füüsikas räägitakse neljast fundamentaalsest vastastikmõjust. Millistest? Loetlege nad tugevuse järjekorras. Millised neist on olulised ainult aatomituuma mõõtmetega võrreldavatel kaugustel? Formuleerige mehhaanilise süsteemi tasakaalu-tingimused. Kas tasakaalus olev keha liigub või seisab paigal? Kui liigub, siis kuidas liigub? Impulsi muutus võrdub..... (väljendage jõu ja selle mõjumise aja kaudu). Avaldage sama mõtet lühidalt valemiga.

43 Määrake vooluahelat läbiva voolu suund
Soolveega täidetud anumasse asetatud nael lasti täielikult ära roostetada. Seejuures eraldus (hajus) ümbritsevasse keskkonda 1 MJ soojust. Kui suur (ja mis märgiga?) oli sellega kaasnev veeklaasi massi muutus? Hinnake, kas seda massi muutust on kaasaegsete vahenditega võimalik mõõta? Miks ei juhtu midagi paha kõrgepingetraadil istuva linnuga? Me räägime võnkumistest ja lainetest. Mis vahe on neil on, kui on? Millistes ühikutes mõõdetakse pinget ehk potentsiaalide vahet? Kuidas on pinge juhi otstel seotud juhti läbiva voolu ja juhi takistusega? Esitada valem.

44 . Miks varahommikul ja hilisõhtul võib Päikesesse vaadata, ilma et see väga silmi pimestaks
(ärge seda siiski ilma silmi kissitamata tehke!)? Milline võiks olla üherakulise organismi maht liitrites, kui raku läbimõõt on 10 mikromeetrit ja rakku võib lugeda kerakujuliseks. Oletame, et see rakk on täidetud ainult veega. Mitu vee molekuli selline rakk sisaldab? Ilma gravitatsioonita, kui raskuskiirendus on null, lendaksime Maa pöörlemise tõttu kui lingust visatud maailmaruumi laiali. Näidake joonisel mis suunas? Millise kiirusega? Millise kiirusega siis, kui inimene ei asu ekvaatoril?

45 Varsti on eksam... ...aga olge tublid ja saate hakkama