Post on 23-Feb-2020
1
Vaacuteclav Pazdera Jan Diviš Jan Nohyacutel
Měřeniacute fyzikaacutelniacutech veličin se systeacutemem Vernier
Pracovniacute listy KVINTA pro zaacutekladniacute školy a viacuteceletaacute gymnaacutezia
Fyzika na sceacuteně - exploratorium pro žaacuteky zaacutekladniacutech a středniacutech škol
reg č CZ1071104030042
2
3
Obsah 5 KVINTA
51 Draacuteha Rychlost Zrychleniacute 5
52 Volnyacute paacuted 13
53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici 19
54 Rychlost otaacutečeniacute Kmitočet 25
55 II Newtonův zaacutekon 27
56 III Newtonův zaacutekon 37
57 Smykoveacute třeniacute 45
58 Dostředivaacute siacutela 51
59 Mechanickaacute praacutece 53
510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice 59
511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie 67
512 Tiacutehoveacute zrychleniacute 75
513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku 81
514 Určeniacute hustoty pevneacute laacutetky pomociacute Archimedova zaacutekona 87 515 Pascalův zaacutekon 95 516 Atmosfeacuterickyacute tlak 101 517 Objemovyacute průtok 111 518 Rovnice kontinuity 113 Poznaacutemka Modře jsou podbarveneacute uacutelohy pro ktereacute byly vytvořeny pouze pracovniacute listy a nebyly vytvořeny protokoly a vzorovaacute řešeniacute
4
Uacutevod
Fyzikaacutelniacute veličina je jakaacutekoliv objektivniacute vlastnost hmoty jejiacutež hodnotu lze změřit nebo spočiacutetat Měřeniacute fyzikaacutelniacute veličiny je praktickyacute postup zjištěniacute hodnoty fyzikaacutelniacute veličiny Metody měřeniacute lze rozdělit na absolutniacute a relativniacute přiacutemeacute a nepřiacutemeacute
Tento sborniacutek pracovniacutech listů protokolů a vzorovyacutech řešeniacute je věnovaacuten měřeniacute fyzikaacutelniacutech veličin měřiacuteciacutem systeacutemem Vernier Samozřejmě lze stejneacute uacutelohy měřit i s pomociacute jinyacutech měřiacuteciacutech systeacutemů
Sborniacutek je určen pro studenty a učitele Sborniacutek pro PRIMU SEKUNDU TERCII a KVARTU pokryacutevaacute učivo nižšiacuteho
gymnaacutezia a jim odpoviacutedajiacuteciacutem ročniacutekům zaacutekladniacutech škol Sborniacutek pro KVINTU SEXTU SEPTIMU a OKTAacuteVU pokryacutevaacute učivo fyziky pro vyššiacute stupeň gymnaacutezia nebo středniacute školy
U každeacuteho pracovniacuteho listu je uvedena stručnaacute fyzikaacutelniacute teorie seznam potřebnyacutech pomůcek scheacutema zapojeniacute stručnyacute postup jednoducheacute nastaveniacute měřiacuteciacuteho systeacutemu ukaacutezka naměřenyacutech hodnot a přiacutepadně dalšiacute naacuteměty k měřeniacute
Protokol sloužiacute pro studenta k vyplněniacute a vypracovaacuteniacute Vzoroveacute řešeniacute (vyplněnyacute protokol) sloužiacute pro učitele jako možnyacute způsob
vypracovaacuteniacute (vyplněniacute) Byl bych raacuted kdyby sborniacutek pomohl studentům a učitelům fyziky při objevovaacuteniacute kraacutes
vědy zvaneacute fyzika a vyacutehod ktereacute nabiacuteziacute měřeniacute fyzikaacutelniacutech veličin pomociacute měřiacuteciacutech systeacutemů ve spojeniacute s PC
Jakeacute jsou vyacutehody měřeniacute fyzikaacutelniacutech veličin se systeacutemem Vernier (nebo jinyacutech) K měřiacuteciacutemu systeacutemu můžeme připojit až 60 různyacutech senzorů
Všechna měřeniacute různyacutech fyzikaacutelniacutech veličin se ovlaacutedajiacute stejně což přinaacutešiacute meacuteně stresu viacutece času a radosti z měřeniacute
Při použitiacute dataprojektoru maacuteme obrovskyacute měřiciacute přiacutestroj Měřeniacute můžeme provaacutedět ve třiacutedě i v tereacutenu Měřeniacute lehce zvlaacutednou bdquomaliacuteldquo i bdquovelciacuteldquo Můžeme měřit několik veličin současně a v zaacutevislosti na sobě Naměřeneacute hodnoty lze přenaacutešet i do jinyacutech programů Naměřeneacute hodnoty lze uložit pro dalšiacute měřeniacute nebo zpracovaacuteniacute Lze měřit i obtiacutežně měřeneacute veličiny a lze měřit i dopočiacutetaacutevaneacute veličiny Lze měřit velmi rychleacute děje a velmi pomaleacute děje Pořiacutezeniacute měřiacuteciacuteho systeacutemu neniacute draheacute Maacuteme k dispozici hodně naacutemětů k měřeniacute Vyacutesledek měřeniacute naacutes někdy překvapiacute a hellip poučiacute Ve většině měřeniacute je vyacutestupem bdquografldquo ndash velmi naacutezorně se buduje vniacutemaacuteniacute fyzikaacutelniacutech
vztahů mezi veličinami Přeji mnoho zdaru při měřeniacute fyzikaacutelniacutech veličin a hodně radosti z naměřenyacutech vyacutesledků Olomouc 2012 Vaacuteclav Pazdera
5
Mechanika 51 DRAacuteHA RYCHLOST ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Draacuteha s je deacutelka trajektorie Okamžitaacute rychlost v je změna draacutehy Δs za velmi kraacutetkou dobu Δt Zrychleniacute je změna rychlosti Δv za velmi kraacutetkou dobu Δt Ciacutel Určit draacutehu rychlost a zrychleniacute těles Pomůcky LabQuest ultrazvukoveacute čidlo MD-BTD akcelerometr ACC-BTA tělesa
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 2 V menu Senzory ndash Zaacuteznam dat nastaviacuteme Režim Časovaacute zaacutekladna Frekvence
20 čteniacutes Trvaacuteniacute 30 s 3 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu
6
a) Pohybujeme dlaniacute nad senzorem tam a zpět ndash měřiacuteme draacutehu rychlost a zrychleniacute pohybu dlaně k senzoru
b) Můžeme ultrazvukovyacute senzor postavit svisle na hranu stolu a přibližovat se a vzdalovat se od senzoru ndash měřiacuteme draacutehu rychlost a zrychleniacute chůze člověka (0 až 6 m)
c) Zavěsiacuteme těleso na zaacutevěs a měřiacuteme draacutehu rychlost a zrychleniacute tělesa ktereacute se
kyacutevaacute na zaacutevěsu kyvadla d) Na pružinu zavěsiacuteme zaacutevažiacute a pod zaacutevažiacute položiacuteme ultrazvukovyacute senzor a měřiacuteme
draacutehu rychlost a zrychleniacute kmitajiacuteciacuteho zaacutevažiacute na pružině e) Vezmeme senzor do ruky (miacuteřiacute svisle dolů) a pod něj vložiacuteme basketbalovyacute miacuteč a
pustiacuteme miacuteč k zemi ndash měřiacuteme draacutehu rychlost a zrychleniacute padajiacuteciacuteho miacuteče f) Stejneacute jako za e) ale s mělkyacutem papiacuterovyacutem kornoutem nebo mělkyacutem papiacuterovyacutem
taliacuteřem
g) Měřiacuteme draacutehu rychlost a zrychleniacute jedouciacuteho autiacutečka (viz fotka vyacuteše) vlaacutečkuhellip
5 Ukončiacuteme a vyhodnotiacuteme měřeniacute Sledujeme jak se měniacute draacuteha rychlost a zrychleniacute u jednotlivyacutech pohybů těles
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme měřit zrychleniacute se senzorem zrychleniacute ACC-BTA - Země - při volneacutem paacutedu tělesa - ve vyacutetahu - na kolotoči - v tramvaji - v autě - hellip
7
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 51 Draacuteha rychlost zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Grafy časovyacutech zaacutevislostiacute vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute
a) těleso kyacutevajiacuteciacute se na zaacutevěsu
b) těleso kmitajiacuteciacute na pružině
c) pohyb voziacutečku staacutelou rychlostiacute
8
d) padajiacuteciacute papiacuterovyacute taliacuteř
e) padajiacuteciacute miacuteč
f) chůze k senzoru a od senzoru
g) pohyb rukou
2 Zaacutevěr
9
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 51 Draacuteha rychlost zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Grafy časovyacutech zaacutevislostiacute vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute a) těleso kyacutevajiacuteciacute se na zaacutevěsu
b) těleso kmitajiacuteciacute na pružině
10
c) pohyb voziacutečku staacutelou rychlostiacute
d) padajiacuteciacute papiacuterovyacute taliacuteř
11
e) padajiacuteciacute miacuteč
f) chůze k senzoru a od senzoru
12
g) pohyb rukou
2 Zaacutevěr a) nerovnoměrně zrychlenyacute křivočaryacute pohyb b) nerovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb c) rovnoměrnyacute přiacutemočaryacute pohyb d) rovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb (volnyacute paacuted) e) rychlost tělesa se v diacuteky odporu prostřediacute ustaacuteliacute dřiacuteve na určiteacute konstantniacute hodnotě
než v přiacutepadě (e) f) rovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb (volnyacute paacuted) g) nerovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb h) nerovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb
Uvažujeme-li pohyb tělesa v přiacutepadech (f) a (g) pouze směrem k senzoru nebo jen od senzoru (bez změny směru pohybu) pak lze na uvedeneacute pohyby pohliacutežet jako na rovnoměrneacute přiacutemočareacute
13
Kinematika 52 VOLNYacute PAacuteD Fyzikaacutelniacute princip Volnyacute paacuted je zvlaacuteštniacute přiacutepad rovnoměrně zrychleneacuteho přiacutemočareacuteho pohybu ve vakuu s nulovou počaacutetečniacute rychlostiacute a s tiacutehovyacutem zrychleniacutem g = 981 mmiddots-2 Pro velikost okamžiteacute
rychlosti a pro draacutehu platiacute vztahy tgv 2
21 gts
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute volně padajiacuteciacuteho tělesa Pomůcky Program LoggerPro těleso deacutelkoveacute měřidlo digitaacutelniacute fotoaparaacutet
Scheacutema
14
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme volnyacute paacuted tělesa (viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafu y = f (t) kvadratickou funkci Z teacuteto funkce určiacuteme tiacutehoveacute zrychleniacute g
10 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Pomociacute deacutelky trvaacuteniacute jednoho sniacutemku videa (130 s) určete dobu volneacuteho paacutedu tělesa a
pomociacute měřiacutetka draacutehu a vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute 2 Nafilmuj volnyacute paacuted dvou stejně velkyacutech těles různyacutech hmotnostiacute např pingpongovyacute
miacuteček a stejně velkaacute ocelovaacute kulička Ktereacute těleso dopadne dřiacuteve na zem Co je přiacutečinou rozdiacutelu v pohybech těchto těles
15
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 52 Volnyacute paacuted Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Volnyacute paacutedčas (s)
x (m
) y
(m)
Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute je helliphelliphelliphellip ms-2
2 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Určete dobu trvaacuteniacute volneacuteho paacutedu tělesa a zjistěte draacutehu kterou urazilo Na zaacutekladě těchto uacutedajů vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute
t = helliphelliphellip s s = helliphelliphellip m
2t2sg g = helliphelliphelliphellip ms-2
16
17
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 52 Volnyacute paacuted Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute je 996 ms-2
18
2 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
Určete dobu trvaacuteniacute volneacuteho paacutedu tělesa a zjistěte draacutehu kterou urazilo Na zaacutekladě těchto uacutedajů vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute
čas y (m)
063333 000000 066667 -000316 070000 -001579 073333 -003473 076667 -007894 080000 -012631 083333 -018630 086667 -024946 090000 -033787 093333 -041997 096667 -051786 100000 -063470 103333 -075469 106667 -089994 110000 -103572 113333 -119992 116667 -137360
t = 116667 ndash 063333 = 053334 s s = 137360 m
2t2sg g = 966 ms-2
19
Kinematika 53 ROVNOMĚRNYacute POHYB PO KRUŽNICI
Fyzikaacutelniacute princip Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici je nejjednoduššiacute křivočaryacute pohyb Trajektoriiacute tohoto
pohybu je kružnice Pro velikost uacutehloveacute draacutehy platiacute vztah trs
Velikost rychlosti je
konstantniacute
(v = ωmiddotr) Pro velikost dostřediveacuteho zrychleniacute platiacute vztah rr
vad2
2
Ciacutel Proveacutest videoanalyacutezu rovnoměrneacuteho pohybu po kružnici Pomůcky Program Logger Pro video bdquokololdquo deacutelkoveacute měřidlo digitaacutelniacute fotoaparaacutet
Scheacutema
20
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme rovnoměrnyacute pohyb po kružnici (viz
scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na bdquokoleldquo si zvoliacuteme jeden bod (žlutaacute naacutelepka) a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod
vklaacutedaacuteme do tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do středu kola (osa otaacutečeniacute)
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka (1 sniacutemek) 1 m ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafu y = f (t) funkci sinus Z teacuteto funkce určiacuteme uacutehlovou rychlost ω Z niacute pak frekvenci a periodu
10 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete obvodovou rychlost 2 Z měřeniacute na kolotoči určete uacutehlovou rychlost kmitočet a periodu Daacutele pak dostřediveacute
zrychleniacute
21
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost -----
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
-----
Frekvence f
Perioda T
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad
22
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T -----
Uacutehlovaacute rychlost
Frekvence f
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad 3 Zaacutevěr
23
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost ----- parametr B 2296 radsndash1 Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- parametr A 0300 m
Frekvence f 2
f 0365 Hz
Perioda T fT 1 2740 s
Obvodovaacute rychlost v rv 0688 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 1581 msndash2
24
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T ----- 5 s
Uacutehlovaacute rychlost T
f 2 126 radsndash1
Frekvence f fT 1 02 Hz
Obvodovaacute rychlost v rv 166 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 210 msndash2 3 Zaacutevěr
Měřeniacutem a vyacutepočtem byly určeny přibližneacute hodnoty jednotlivyacutech veličin Kolo i kolotoč se po roztočeniacute trochu zpomalujiacute a jejich osa otaacutečeniacute neniacute ve staacuteleacute poloze Z ukaacutezaneacuteho grafu časoveacuteho průběhu zrychleniacute bodu na obvodu kolotoče vyplyacutevaacute že se zrychleniacute i při setrvačneacutem pohybu zmenšuje a pravidelně koliacutesaacute Zřejmě se kolotoč zcela neotaacutečiacute ve vodorovneacute rovině
25
Kinematika 54 RYCHLOST OTAacuteČENIacute KMITOČET
Fyzikaacutelniacute princip Velikost rychlosti hmotneacuteho bodu můžeme vyjaacutedřit pomociacute vztahu
Trfrrv
22 kde f je kmitočet (frekvence) pohybu T je oběžnaacute doba a r je
poloměr kružnice (trajektorie pohybu) Ciacutel Změřit kmitočet pohybu po kružnici Určit rychlost hmotneacuteho bodu Pomůcky LabQuest luxmetr LS-BTA senzor světla TILT-BTA otaacutečejiacuteciacute se těleso ndash ventilaacutetor vrtačkahellip
Scheacutema
Postup 1 Světelnyacute senzor TILT-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest
26
3 V menu Senzory ndash Zaacuteznam dat nastaviacuteme Režim Časovaacute zaacutekladna Frekvence 1 000 čteniacutes Trvaacuteniacute 01 s
4 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme senzor nad otaacutečejiacuteciacute se těleso (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu
6 Z grafu odečteme kmitočet pohybu Z poloměru kružnice a kmitočtu vypočiacutetaacuteme rychlost
pohybu hmotneacuteho bodu Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete uacutehlovou rychlost 2 Určete pro danyacute kmitočet počet otaacuteček za minutu 3 Zopakujte měřeniacute pro jineacute otaacutečiveacute pohyby
27
Dynamika 55 II NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Velikost zrychleniacute a hmotneacuteho bodu je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti vyacuteslednice sil F působiacuteciacutech na
hmotnyacute bod a nepřiacutemo uacuteměrnaacute hmotnosti hmotneacuteho bodu mFa
Ciacutel Ověřit II Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA akcelerometr LGA-BTA senzor polohy a pohybu MD-BTD souprava pro mechaniku VDS
Scheacutema
28
Postup 1 Senzor polohy a pohybu MD-BTD zapojiacuteme do konektoru DIG 1 LabQuestu Na voziacuteček
připojiacuteme vlaacutekno a na něj zavěsiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 10 g 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Pustiacuteme voziacuteček Zachytiacuteme jej těsně
před koncem voziacutečkoveacute draacutehy Měřiacuteme zrychleniacute a pohybu voziacutečku 5 Měřeniacute opakujeme se zaacutevažiacutem 20 g 6 Porovnaacuteme oba grafy
a) Jak se voziacuteček pohybuje (druh pohybu) b) Jakyacute maacute vliv velikost siacutely F na zrychleniacute a voziacutečku
7 Na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute (500 g) ndash viz fotografie vyacuteše 8 Zopakujeme měřeniacute v bodech 1 až 6 9 Zvaacutežiacuteme voziacuteček a určiacuteme zrychleniacute z Newtonova zaacutekona Porovnaacuteme hodnoty zrychleniacute
měřeniacutem a vyacutepočtem Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na voziacuteček připevni siloměr a akcelerometr Změř jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost
siacutely F Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Tahaacuteme za siloměr tam a zpět (voziacuteček se pohybuje) Sledujeme jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost siacutely F
2 Provedeme stejneacute měřeniacute ale na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 500 g Porovnaacuteme
obě měřeniacute 3 Určiacuteme směrnici přiacutemky funkce F = f (a) Porovnaacuteme s hmotnostiacute (tělesa) voziacutečku 4 Upevniacuteme hranol na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěsiacuteme na siloměr
Rozkmitaacuteme a měřiacuteme zaacutevislost F = f(a) Určiacuteme směrnici funkce
29
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
30
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa4 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
6 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
31
2
1
11
11
msmFa
kgmNF
2
2
22
22
msmFa
kgmNF
2
3
33
33
msmFa
kgmNF
2
4
44
44
msmFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem
7 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f (a) Určete směrnici přiacutemky
32
-5 -3 -1 1 3 5
siacutela (N)
zrychleniacute (ms-2)
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesa m = helliphelliphelliphelliphellip kg
33
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = 015 ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = 032 ms-2
34
O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = 007 ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
35
Velikost zrychleniacutehellipa4 = 016 ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
5 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
2ms015
670010
670010
1
11
11
mFa
kgmNF 2ms030
670020
670020
2
22
22
mFa
kgmNF
2ms0085
170110
170110
3
33
33
mFa
kgmNF 2ms017
170120
170120
4
44
44
mFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem - hodnoty zrychleniacute ziacuteskaneacute z grafů a vyacutepočtem jsou teacuteměř shodneacute
6 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f(a) Určete směrnici přiacutemky
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesahelliphellipm = 547 g
36
37
Dynamika 56 III NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Dvě tělesa na sebe navzaacutejem působiacute stejně velkyacutemi silami opačneacuteho směru 21 FF Tyto siacutely vznikajiacute a zanikajiacute současně
Ciacutel Ověřit III Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest dva siloměry DFS-BTA dva plošneacute siloměry FP-BTA
Scheacutema
38
Postup 1 Siloměry DFS-BTA zapojiacuteme do konektorů CH 1 a CH 2 LabQuestu Siloměry
přepneme na rozsah 0-50 N 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 30 s Frekvence 20 čteniacutes Senzory ndash
Obraacuteceně- CH 1 Siloměr Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Jeden siloměr držiacuteme (nebo upevniacuteme)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Druhou rukou střiacutedavě taacutehneme a uvolňujeme druhyacute siloměr kteryacute je zapojenyacute k prvniacutemu Měřiacuteme změnu sil po dobu 30 sekund
5 Vyhodnotiacuteme měřeniacute ndash velikost směr současnost sil F1 a F2 6 Mezi siloměry vlož provaacutezek (viz scheacutema) Změniacute se nějak vyacutesledek měřeniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na plošneacute siloměry namontujeme rukojeti Připojiacuteme je do konektorů CH 1 a CH 2
LabQuestu Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Dva studenti prostřednictviacutem těchto vah tlačiacute proti sobě ndash podobně jako bruslaři na obraacutezku (viz vyacuteše) Vyhodnotiacuteme měřeniacute
2 Pomociacute voziacutečkoveacute draacutehy a dvou siloměrů jeden upevněnyacute na jednom voziacutečku a druhyacute na druheacutem voziacutečku uskutečni naacuteraz (pružnaacute sraacutežka) voziacutečků se siloměry (viz niacuteže) Na siloměry upevni magnety Podobnyacute děj nastane při naacuterazu miacuteče na zeď (zem)
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
2
3
Obsah 5 KVINTA
51 Draacuteha Rychlost Zrychleniacute 5
52 Volnyacute paacuted 13
53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici 19
54 Rychlost otaacutečeniacute Kmitočet 25
55 II Newtonův zaacutekon 27
56 III Newtonův zaacutekon 37
57 Smykoveacute třeniacute 45
58 Dostředivaacute siacutela 51
59 Mechanickaacute praacutece 53
510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice 59
511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie 67
512 Tiacutehoveacute zrychleniacute 75
513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku 81
514 Určeniacute hustoty pevneacute laacutetky pomociacute Archimedova zaacutekona 87 515 Pascalův zaacutekon 95 516 Atmosfeacuterickyacute tlak 101 517 Objemovyacute průtok 111 518 Rovnice kontinuity 113 Poznaacutemka Modře jsou podbarveneacute uacutelohy pro ktereacute byly vytvořeny pouze pracovniacute listy a nebyly vytvořeny protokoly a vzorovaacute řešeniacute
4
Uacutevod
Fyzikaacutelniacute veličina je jakaacutekoliv objektivniacute vlastnost hmoty jejiacutež hodnotu lze změřit nebo spočiacutetat Měřeniacute fyzikaacutelniacute veličiny je praktickyacute postup zjištěniacute hodnoty fyzikaacutelniacute veličiny Metody měřeniacute lze rozdělit na absolutniacute a relativniacute přiacutemeacute a nepřiacutemeacute
Tento sborniacutek pracovniacutech listů protokolů a vzorovyacutech řešeniacute je věnovaacuten měřeniacute fyzikaacutelniacutech veličin měřiacuteciacutem systeacutemem Vernier Samozřejmě lze stejneacute uacutelohy měřit i s pomociacute jinyacutech měřiacuteciacutech systeacutemů
Sborniacutek je určen pro studenty a učitele Sborniacutek pro PRIMU SEKUNDU TERCII a KVARTU pokryacutevaacute učivo nižšiacuteho
gymnaacutezia a jim odpoviacutedajiacuteciacutem ročniacutekům zaacutekladniacutech škol Sborniacutek pro KVINTU SEXTU SEPTIMU a OKTAacuteVU pokryacutevaacute učivo fyziky pro vyššiacute stupeň gymnaacutezia nebo středniacute školy
U každeacuteho pracovniacuteho listu je uvedena stručnaacute fyzikaacutelniacute teorie seznam potřebnyacutech pomůcek scheacutema zapojeniacute stručnyacute postup jednoducheacute nastaveniacute měřiacuteciacuteho systeacutemu ukaacutezka naměřenyacutech hodnot a přiacutepadně dalšiacute naacuteměty k měřeniacute
Protokol sloužiacute pro studenta k vyplněniacute a vypracovaacuteniacute Vzoroveacute řešeniacute (vyplněnyacute protokol) sloužiacute pro učitele jako možnyacute způsob
vypracovaacuteniacute (vyplněniacute) Byl bych raacuted kdyby sborniacutek pomohl studentům a učitelům fyziky při objevovaacuteniacute kraacutes
vědy zvaneacute fyzika a vyacutehod ktereacute nabiacuteziacute měřeniacute fyzikaacutelniacutech veličin pomociacute měřiacuteciacutech systeacutemů ve spojeniacute s PC
Jakeacute jsou vyacutehody měřeniacute fyzikaacutelniacutech veličin se systeacutemem Vernier (nebo jinyacutech) K měřiacuteciacutemu systeacutemu můžeme připojit až 60 různyacutech senzorů
Všechna měřeniacute různyacutech fyzikaacutelniacutech veličin se ovlaacutedajiacute stejně což přinaacutešiacute meacuteně stresu viacutece času a radosti z měřeniacute
Při použitiacute dataprojektoru maacuteme obrovskyacute měřiciacute přiacutestroj Měřeniacute můžeme provaacutedět ve třiacutedě i v tereacutenu Měřeniacute lehce zvlaacutednou bdquomaliacuteldquo i bdquovelciacuteldquo Můžeme měřit několik veličin současně a v zaacutevislosti na sobě Naměřeneacute hodnoty lze přenaacutešet i do jinyacutech programů Naměřeneacute hodnoty lze uložit pro dalšiacute měřeniacute nebo zpracovaacuteniacute Lze měřit i obtiacutežně měřeneacute veličiny a lze měřit i dopočiacutetaacutevaneacute veličiny Lze měřit velmi rychleacute děje a velmi pomaleacute děje Pořiacutezeniacute měřiacuteciacuteho systeacutemu neniacute draheacute Maacuteme k dispozici hodně naacutemětů k měřeniacute Vyacutesledek měřeniacute naacutes někdy překvapiacute a hellip poučiacute Ve většině měřeniacute je vyacutestupem bdquografldquo ndash velmi naacutezorně se buduje vniacutemaacuteniacute fyzikaacutelniacutech
vztahů mezi veličinami Přeji mnoho zdaru při měřeniacute fyzikaacutelniacutech veličin a hodně radosti z naměřenyacutech vyacutesledků Olomouc 2012 Vaacuteclav Pazdera
5
Mechanika 51 DRAacuteHA RYCHLOST ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Draacuteha s je deacutelka trajektorie Okamžitaacute rychlost v je změna draacutehy Δs za velmi kraacutetkou dobu Δt Zrychleniacute je změna rychlosti Δv za velmi kraacutetkou dobu Δt Ciacutel Určit draacutehu rychlost a zrychleniacute těles Pomůcky LabQuest ultrazvukoveacute čidlo MD-BTD akcelerometr ACC-BTA tělesa
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 2 V menu Senzory ndash Zaacuteznam dat nastaviacuteme Režim Časovaacute zaacutekladna Frekvence
20 čteniacutes Trvaacuteniacute 30 s 3 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu
6
a) Pohybujeme dlaniacute nad senzorem tam a zpět ndash měřiacuteme draacutehu rychlost a zrychleniacute pohybu dlaně k senzoru
b) Můžeme ultrazvukovyacute senzor postavit svisle na hranu stolu a přibližovat se a vzdalovat se od senzoru ndash měřiacuteme draacutehu rychlost a zrychleniacute chůze člověka (0 až 6 m)
c) Zavěsiacuteme těleso na zaacutevěs a měřiacuteme draacutehu rychlost a zrychleniacute tělesa ktereacute se
kyacutevaacute na zaacutevěsu kyvadla d) Na pružinu zavěsiacuteme zaacutevažiacute a pod zaacutevažiacute položiacuteme ultrazvukovyacute senzor a měřiacuteme
draacutehu rychlost a zrychleniacute kmitajiacuteciacuteho zaacutevažiacute na pružině e) Vezmeme senzor do ruky (miacuteřiacute svisle dolů) a pod něj vložiacuteme basketbalovyacute miacuteč a
pustiacuteme miacuteč k zemi ndash měřiacuteme draacutehu rychlost a zrychleniacute padajiacuteciacuteho miacuteče f) Stejneacute jako za e) ale s mělkyacutem papiacuterovyacutem kornoutem nebo mělkyacutem papiacuterovyacutem
taliacuteřem
g) Měřiacuteme draacutehu rychlost a zrychleniacute jedouciacuteho autiacutečka (viz fotka vyacuteše) vlaacutečkuhellip
5 Ukončiacuteme a vyhodnotiacuteme měřeniacute Sledujeme jak se měniacute draacuteha rychlost a zrychleniacute u jednotlivyacutech pohybů těles
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme měřit zrychleniacute se senzorem zrychleniacute ACC-BTA - Země - při volneacutem paacutedu tělesa - ve vyacutetahu - na kolotoči - v tramvaji - v autě - hellip
7
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 51 Draacuteha rychlost zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Grafy časovyacutech zaacutevislostiacute vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute
a) těleso kyacutevajiacuteciacute se na zaacutevěsu
b) těleso kmitajiacuteciacute na pružině
c) pohyb voziacutečku staacutelou rychlostiacute
8
d) padajiacuteciacute papiacuterovyacute taliacuteř
e) padajiacuteciacute miacuteč
f) chůze k senzoru a od senzoru
g) pohyb rukou
2 Zaacutevěr
9
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 51 Draacuteha rychlost zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Grafy časovyacutech zaacutevislostiacute vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute a) těleso kyacutevajiacuteciacute se na zaacutevěsu
b) těleso kmitajiacuteciacute na pružině
10
c) pohyb voziacutečku staacutelou rychlostiacute
d) padajiacuteciacute papiacuterovyacute taliacuteř
11
e) padajiacuteciacute miacuteč
f) chůze k senzoru a od senzoru
12
g) pohyb rukou
2 Zaacutevěr a) nerovnoměrně zrychlenyacute křivočaryacute pohyb b) nerovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb c) rovnoměrnyacute přiacutemočaryacute pohyb d) rovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb (volnyacute paacuted) e) rychlost tělesa se v diacuteky odporu prostřediacute ustaacuteliacute dřiacuteve na určiteacute konstantniacute hodnotě
než v přiacutepadě (e) f) rovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb (volnyacute paacuted) g) nerovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb h) nerovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb
Uvažujeme-li pohyb tělesa v přiacutepadech (f) a (g) pouze směrem k senzoru nebo jen od senzoru (bez změny směru pohybu) pak lze na uvedeneacute pohyby pohliacutežet jako na rovnoměrneacute přiacutemočareacute
13
Kinematika 52 VOLNYacute PAacuteD Fyzikaacutelniacute princip Volnyacute paacuted je zvlaacuteštniacute přiacutepad rovnoměrně zrychleneacuteho přiacutemočareacuteho pohybu ve vakuu s nulovou počaacutetečniacute rychlostiacute a s tiacutehovyacutem zrychleniacutem g = 981 mmiddots-2 Pro velikost okamžiteacute
rychlosti a pro draacutehu platiacute vztahy tgv 2
21 gts
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute volně padajiacuteciacuteho tělesa Pomůcky Program LoggerPro těleso deacutelkoveacute měřidlo digitaacutelniacute fotoaparaacutet
Scheacutema
14
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme volnyacute paacuted tělesa (viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafu y = f (t) kvadratickou funkci Z teacuteto funkce určiacuteme tiacutehoveacute zrychleniacute g
10 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Pomociacute deacutelky trvaacuteniacute jednoho sniacutemku videa (130 s) určete dobu volneacuteho paacutedu tělesa a
pomociacute měřiacutetka draacutehu a vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute 2 Nafilmuj volnyacute paacuted dvou stejně velkyacutech těles různyacutech hmotnostiacute např pingpongovyacute
miacuteček a stejně velkaacute ocelovaacute kulička Ktereacute těleso dopadne dřiacuteve na zem Co je přiacutečinou rozdiacutelu v pohybech těchto těles
15
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 52 Volnyacute paacuted Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Volnyacute paacutedčas (s)
x (m
) y
(m)
Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute je helliphelliphelliphellip ms-2
2 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Určete dobu trvaacuteniacute volneacuteho paacutedu tělesa a zjistěte draacutehu kterou urazilo Na zaacutekladě těchto uacutedajů vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute
t = helliphelliphellip s s = helliphelliphellip m
2t2sg g = helliphelliphelliphellip ms-2
16
17
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 52 Volnyacute paacuted Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute je 996 ms-2
18
2 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
Určete dobu trvaacuteniacute volneacuteho paacutedu tělesa a zjistěte draacutehu kterou urazilo Na zaacutekladě těchto uacutedajů vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute
čas y (m)
063333 000000 066667 -000316 070000 -001579 073333 -003473 076667 -007894 080000 -012631 083333 -018630 086667 -024946 090000 -033787 093333 -041997 096667 -051786 100000 -063470 103333 -075469 106667 -089994 110000 -103572 113333 -119992 116667 -137360
t = 116667 ndash 063333 = 053334 s s = 137360 m
2t2sg g = 966 ms-2
19
Kinematika 53 ROVNOMĚRNYacute POHYB PO KRUŽNICI
Fyzikaacutelniacute princip Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici je nejjednoduššiacute křivočaryacute pohyb Trajektoriiacute tohoto
pohybu je kružnice Pro velikost uacutehloveacute draacutehy platiacute vztah trs
Velikost rychlosti je
konstantniacute
(v = ωmiddotr) Pro velikost dostřediveacuteho zrychleniacute platiacute vztah rr
vad2
2
Ciacutel Proveacutest videoanalyacutezu rovnoměrneacuteho pohybu po kružnici Pomůcky Program Logger Pro video bdquokololdquo deacutelkoveacute měřidlo digitaacutelniacute fotoaparaacutet
Scheacutema
20
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme rovnoměrnyacute pohyb po kružnici (viz
scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na bdquokoleldquo si zvoliacuteme jeden bod (žlutaacute naacutelepka) a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod
vklaacutedaacuteme do tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do středu kola (osa otaacutečeniacute)
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka (1 sniacutemek) 1 m ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafu y = f (t) funkci sinus Z teacuteto funkce určiacuteme uacutehlovou rychlost ω Z niacute pak frekvenci a periodu
10 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete obvodovou rychlost 2 Z měřeniacute na kolotoči určete uacutehlovou rychlost kmitočet a periodu Daacutele pak dostřediveacute
zrychleniacute
21
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost -----
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
-----
Frekvence f
Perioda T
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad
22
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T -----
Uacutehlovaacute rychlost
Frekvence f
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad 3 Zaacutevěr
23
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost ----- parametr B 2296 radsndash1 Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- parametr A 0300 m
Frekvence f 2
f 0365 Hz
Perioda T fT 1 2740 s
Obvodovaacute rychlost v rv 0688 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 1581 msndash2
24
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T ----- 5 s
Uacutehlovaacute rychlost T
f 2 126 radsndash1
Frekvence f fT 1 02 Hz
Obvodovaacute rychlost v rv 166 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 210 msndash2 3 Zaacutevěr
Měřeniacutem a vyacutepočtem byly určeny přibližneacute hodnoty jednotlivyacutech veličin Kolo i kolotoč se po roztočeniacute trochu zpomalujiacute a jejich osa otaacutečeniacute neniacute ve staacuteleacute poloze Z ukaacutezaneacuteho grafu časoveacuteho průběhu zrychleniacute bodu na obvodu kolotoče vyplyacutevaacute že se zrychleniacute i při setrvačneacutem pohybu zmenšuje a pravidelně koliacutesaacute Zřejmě se kolotoč zcela neotaacutečiacute ve vodorovneacute rovině
25
Kinematika 54 RYCHLOST OTAacuteČENIacute KMITOČET
Fyzikaacutelniacute princip Velikost rychlosti hmotneacuteho bodu můžeme vyjaacutedřit pomociacute vztahu
Trfrrv
22 kde f je kmitočet (frekvence) pohybu T je oběžnaacute doba a r je
poloměr kružnice (trajektorie pohybu) Ciacutel Změřit kmitočet pohybu po kružnici Určit rychlost hmotneacuteho bodu Pomůcky LabQuest luxmetr LS-BTA senzor světla TILT-BTA otaacutečejiacuteciacute se těleso ndash ventilaacutetor vrtačkahellip
Scheacutema
Postup 1 Světelnyacute senzor TILT-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest
26
3 V menu Senzory ndash Zaacuteznam dat nastaviacuteme Režim Časovaacute zaacutekladna Frekvence 1 000 čteniacutes Trvaacuteniacute 01 s
4 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme senzor nad otaacutečejiacuteciacute se těleso (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu
6 Z grafu odečteme kmitočet pohybu Z poloměru kružnice a kmitočtu vypočiacutetaacuteme rychlost
pohybu hmotneacuteho bodu Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete uacutehlovou rychlost 2 Určete pro danyacute kmitočet počet otaacuteček za minutu 3 Zopakujte měřeniacute pro jineacute otaacutečiveacute pohyby
27
Dynamika 55 II NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Velikost zrychleniacute a hmotneacuteho bodu je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti vyacuteslednice sil F působiacuteciacutech na
hmotnyacute bod a nepřiacutemo uacuteměrnaacute hmotnosti hmotneacuteho bodu mFa
Ciacutel Ověřit II Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA akcelerometr LGA-BTA senzor polohy a pohybu MD-BTD souprava pro mechaniku VDS
Scheacutema
28
Postup 1 Senzor polohy a pohybu MD-BTD zapojiacuteme do konektoru DIG 1 LabQuestu Na voziacuteček
připojiacuteme vlaacutekno a na něj zavěsiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 10 g 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Pustiacuteme voziacuteček Zachytiacuteme jej těsně
před koncem voziacutečkoveacute draacutehy Měřiacuteme zrychleniacute a pohybu voziacutečku 5 Měřeniacute opakujeme se zaacutevažiacutem 20 g 6 Porovnaacuteme oba grafy
a) Jak se voziacuteček pohybuje (druh pohybu) b) Jakyacute maacute vliv velikost siacutely F na zrychleniacute a voziacutečku
7 Na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute (500 g) ndash viz fotografie vyacuteše 8 Zopakujeme měřeniacute v bodech 1 až 6 9 Zvaacutežiacuteme voziacuteček a určiacuteme zrychleniacute z Newtonova zaacutekona Porovnaacuteme hodnoty zrychleniacute
měřeniacutem a vyacutepočtem Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na voziacuteček připevni siloměr a akcelerometr Změř jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost
siacutely F Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Tahaacuteme za siloměr tam a zpět (voziacuteček se pohybuje) Sledujeme jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost siacutely F
2 Provedeme stejneacute měřeniacute ale na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 500 g Porovnaacuteme
obě měřeniacute 3 Určiacuteme směrnici přiacutemky funkce F = f (a) Porovnaacuteme s hmotnostiacute (tělesa) voziacutečku 4 Upevniacuteme hranol na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěsiacuteme na siloměr
Rozkmitaacuteme a měřiacuteme zaacutevislost F = f(a) Určiacuteme směrnici funkce
29
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
30
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa4 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
6 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
31
2
1
11
11
msmFa
kgmNF
2
2
22
22
msmFa
kgmNF
2
3
33
33
msmFa
kgmNF
2
4
44
44
msmFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem
7 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f (a) Určete směrnici přiacutemky
32
-5 -3 -1 1 3 5
siacutela (N)
zrychleniacute (ms-2)
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesa m = helliphelliphelliphelliphellip kg
33
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = 015 ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = 032 ms-2
34
O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = 007 ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
35
Velikost zrychleniacutehellipa4 = 016 ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
5 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
2ms015
670010
670010
1
11
11
mFa
kgmNF 2ms030
670020
670020
2
22
22
mFa
kgmNF
2ms0085
170110
170110
3
33
33
mFa
kgmNF 2ms017
170120
170120
4
44
44
mFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem - hodnoty zrychleniacute ziacuteskaneacute z grafů a vyacutepočtem jsou teacuteměř shodneacute
6 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f(a) Určete směrnici přiacutemky
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesahelliphellipm = 547 g
36
37
Dynamika 56 III NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Dvě tělesa na sebe navzaacutejem působiacute stejně velkyacutemi silami opačneacuteho směru 21 FF Tyto siacutely vznikajiacute a zanikajiacute současně
Ciacutel Ověřit III Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest dva siloměry DFS-BTA dva plošneacute siloměry FP-BTA
Scheacutema
38
Postup 1 Siloměry DFS-BTA zapojiacuteme do konektorů CH 1 a CH 2 LabQuestu Siloměry
přepneme na rozsah 0-50 N 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 30 s Frekvence 20 čteniacutes Senzory ndash
Obraacuteceně- CH 1 Siloměr Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Jeden siloměr držiacuteme (nebo upevniacuteme)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Druhou rukou střiacutedavě taacutehneme a uvolňujeme druhyacute siloměr kteryacute je zapojenyacute k prvniacutemu Měřiacuteme změnu sil po dobu 30 sekund
5 Vyhodnotiacuteme měřeniacute ndash velikost směr současnost sil F1 a F2 6 Mezi siloměry vlož provaacutezek (viz scheacutema) Změniacute se nějak vyacutesledek měřeniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na plošneacute siloměry namontujeme rukojeti Připojiacuteme je do konektorů CH 1 a CH 2
LabQuestu Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Dva studenti prostřednictviacutem těchto vah tlačiacute proti sobě ndash podobně jako bruslaři na obraacutezku (viz vyacuteše) Vyhodnotiacuteme měřeniacute
2 Pomociacute voziacutečkoveacute draacutehy a dvou siloměrů jeden upevněnyacute na jednom voziacutečku a druhyacute na druheacutem voziacutečku uskutečni naacuteraz (pružnaacute sraacutežka) voziacutečků se siloměry (viz niacuteže) Na siloměry upevni magnety Podobnyacute děj nastane při naacuterazu miacuteče na zeď (zem)
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
3
Obsah 5 KVINTA
51 Draacuteha Rychlost Zrychleniacute 5
52 Volnyacute paacuted 13
53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici 19
54 Rychlost otaacutečeniacute Kmitočet 25
55 II Newtonův zaacutekon 27
56 III Newtonův zaacutekon 37
57 Smykoveacute třeniacute 45
58 Dostředivaacute siacutela 51
59 Mechanickaacute praacutece 53
510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice 59
511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie 67
512 Tiacutehoveacute zrychleniacute 75
513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku 81
514 Určeniacute hustoty pevneacute laacutetky pomociacute Archimedova zaacutekona 87 515 Pascalův zaacutekon 95 516 Atmosfeacuterickyacute tlak 101 517 Objemovyacute průtok 111 518 Rovnice kontinuity 113 Poznaacutemka Modře jsou podbarveneacute uacutelohy pro ktereacute byly vytvořeny pouze pracovniacute listy a nebyly vytvořeny protokoly a vzorovaacute řešeniacute
4
Uacutevod
Fyzikaacutelniacute veličina je jakaacutekoliv objektivniacute vlastnost hmoty jejiacutež hodnotu lze změřit nebo spočiacutetat Měřeniacute fyzikaacutelniacute veličiny je praktickyacute postup zjištěniacute hodnoty fyzikaacutelniacute veličiny Metody měřeniacute lze rozdělit na absolutniacute a relativniacute přiacutemeacute a nepřiacutemeacute
Tento sborniacutek pracovniacutech listů protokolů a vzorovyacutech řešeniacute je věnovaacuten měřeniacute fyzikaacutelniacutech veličin měřiacuteciacutem systeacutemem Vernier Samozřejmě lze stejneacute uacutelohy měřit i s pomociacute jinyacutech měřiacuteciacutech systeacutemů
Sborniacutek je určen pro studenty a učitele Sborniacutek pro PRIMU SEKUNDU TERCII a KVARTU pokryacutevaacute učivo nižšiacuteho
gymnaacutezia a jim odpoviacutedajiacuteciacutem ročniacutekům zaacutekladniacutech škol Sborniacutek pro KVINTU SEXTU SEPTIMU a OKTAacuteVU pokryacutevaacute učivo fyziky pro vyššiacute stupeň gymnaacutezia nebo středniacute školy
U každeacuteho pracovniacuteho listu je uvedena stručnaacute fyzikaacutelniacute teorie seznam potřebnyacutech pomůcek scheacutema zapojeniacute stručnyacute postup jednoducheacute nastaveniacute měřiacuteciacuteho systeacutemu ukaacutezka naměřenyacutech hodnot a přiacutepadně dalšiacute naacuteměty k měřeniacute
Protokol sloužiacute pro studenta k vyplněniacute a vypracovaacuteniacute Vzoroveacute řešeniacute (vyplněnyacute protokol) sloužiacute pro učitele jako možnyacute způsob
vypracovaacuteniacute (vyplněniacute) Byl bych raacuted kdyby sborniacutek pomohl studentům a učitelům fyziky při objevovaacuteniacute kraacutes
vědy zvaneacute fyzika a vyacutehod ktereacute nabiacuteziacute měřeniacute fyzikaacutelniacutech veličin pomociacute měřiacuteciacutech systeacutemů ve spojeniacute s PC
Jakeacute jsou vyacutehody měřeniacute fyzikaacutelniacutech veličin se systeacutemem Vernier (nebo jinyacutech) K měřiacuteciacutemu systeacutemu můžeme připojit až 60 různyacutech senzorů
Všechna měřeniacute různyacutech fyzikaacutelniacutech veličin se ovlaacutedajiacute stejně což přinaacutešiacute meacuteně stresu viacutece času a radosti z měřeniacute
Při použitiacute dataprojektoru maacuteme obrovskyacute měřiciacute přiacutestroj Měřeniacute můžeme provaacutedět ve třiacutedě i v tereacutenu Měřeniacute lehce zvlaacutednou bdquomaliacuteldquo i bdquovelciacuteldquo Můžeme měřit několik veličin současně a v zaacutevislosti na sobě Naměřeneacute hodnoty lze přenaacutešet i do jinyacutech programů Naměřeneacute hodnoty lze uložit pro dalšiacute měřeniacute nebo zpracovaacuteniacute Lze měřit i obtiacutežně měřeneacute veličiny a lze měřit i dopočiacutetaacutevaneacute veličiny Lze měřit velmi rychleacute děje a velmi pomaleacute děje Pořiacutezeniacute měřiacuteciacuteho systeacutemu neniacute draheacute Maacuteme k dispozici hodně naacutemětů k měřeniacute Vyacutesledek měřeniacute naacutes někdy překvapiacute a hellip poučiacute Ve většině měřeniacute je vyacutestupem bdquografldquo ndash velmi naacutezorně se buduje vniacutemaacuteniacute fyzikaacutelniacutech
vztahů mezi veličinami Přeji mnoho zdaru při měřeniacute fyzikaacutelniacutech veličin a hodně radosti z naměřenyacutech vyacutesledků Olomouc 2012 Vaacuteclav Pazdera
5
Mechanika 51 DRAacuteHA RYCHLOST ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Draacuteha s je deacutelka trajektorie Okamžitaacute rychlost v je změna draacutehy Δs za velmi kraacutetkou dobu Δt Zrychleniacute je změna rychlosti Δv za velmi kraacutetkou dobu Δt Ciacutel Určit draacutehu rychlost a zrychleniacute těles Pomůcky LabQuest ultrazvukoveacute čidlo MD-BTD akcelerometr ACC-BTA tělesa
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 2 V menu Senzory ndash Zaacuteznam dat nastaviacuteme Režim Časovaacute zaacutekladna Frekvence
20 čteniacutes Trvaacuteniacute 30 s 3 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu
6
a) Pohybujeme dlaniacute nad senzorem tam a zpět ndash měřiacuteme draacutehu rychlost a zrychleniacute pohybu dlaně k senzoru
b) Můžeme ultrazvukovyacute senzor postavit svisle na hranu stolu a přibližovat se a vzdalovat se od senzoru ndash měřiacuteme draacutehu rychlost a zrychleniacute chůze člověka (0 až 6 m)
c) Zavěsiacuteme těleso na zaacutevěs a měřiacuteme draacutehu rychlost a zrychleniacute tělesa ktereacute se
kyacutevaacute na zaacutevěsu kyvadla d) Na pružinu zavěsiacuteme zaacutevažiacute a pod zaacutevažiacute položiacuteme ultrazvukovyacute senzor a měřiacuteme
draacutehu rychlost a zrychleniacute kmitajiacuteciacuteho zaacutevažiacute na pružině e) Vezmeme senzor do ruky (miacuteřiacute svisle dolů) a pod něj vložiacuteme basketbalovyacute miacuteč a
pustiacuteme miacuteč k zemi ndash měřiacuteme draacutehu rychlost a zrychleniacute padajiacuteciacuteho miacuteče f) Stejneacute jako za e) ale s mělkyacutem papiacuterovyacutem kornoutem nebo mělkyacutem papiacuterovyacutem
taliacuteřem
g) Měřiacuteme draacutehu rychlost a zrychleniacute jedouciacuteho autiacutečka (viz fotka vyacuteše) vlaacutečkuhellip
5 Ukončiacuteme a vyhodnotiacuteme měřeniacute Sledujeme jak se měniacute draacuteha rychlost a zrychleniacute u jednotlivyacutech pohybů těles
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme měřit zrychleniacute se senzorem zrychleniacute ACC-BTA - Země - při volneacutem paacutedu tělesa - ve vyacutetahu - na kolotoči - v tramvaji - v autě - hellip
7
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 51 Draacuteha rychlost zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Grafy časovyacutech zaacutevislostiacute vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute
a) těleso kyacutevajiacuteciacute se na zaacutevěsu
b) těleso kmitajiacuteciacute na pružině
c) pohyb voziacutečku staacutelou rychlostiacute
8
d) padajiacuteciacute papiacuterovyacute taliacuteř
e) padajiacuteciacute miacuteč
f) chůze k senzoru a od senzoru
g) pohyb rukou
2 Zaacutevěr
9
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 51 Draacuteha rychlost zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Grafy časovyacutech zaacutevislostiacute vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute a) těleso kyacutevajiacuteciacute se na zaacutevěsu
b) těleso kmitajiacuteciacute na pružině
10
c) pohyb voziacutečku staacutelou rychlostiacute
d) padajiacuteciacute papiacuterovyacute taliacuteř
11
e) padajiacuteciacute miacuteč
f) chůze k senzoru a od senzoru
12
g) pohyb rukou
2 Zaacutevěr a) nerovnoměrně zrychlenyacute křivočaryacute pohyb b) nerovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb c) rovnoměrnyacute přiacutemočaryacute pohyb d) rovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb (volnyacute paacuted) e) rychlost tělesa se v diacuteky odporu prostřediacute ustaacuteliacute dřiacuteve na určiteacute konstantniacute hodnotě
než v přiacutepadě (e) f) rovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb (volnyacute paacuted) g) nerovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb h) nerovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb
Uvažujeme-li pohyb tělesa v přiacutepadech (f) a (g) pouze směrem k senzoru nebo jen od senzoru (bez změny směru pohybu) pak lze na uvedeneacute pohyby pohliacutežet jako na rovnoměrneacute přiacutemočareacute
13
Kinematika 52 VOLNYacute PAacuteD Fyzikaacutelniacute princip Volnyacute paacuted je zvlaacuteštniacute přiacutepad rovnoměrně zrychleneacuteho přiacutemočareacuteho pohybu ve vakuu s nulovou počaacutetečniacute rychlostiacute a s tiacutehovyacutem zrychleniacutem g = 981 mmiddots-2 Pro velikost okamžiteacute
rychlosti a pro draacutehu platiacute vztahy tgv 2
21 gts
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute volně padajiacuteciacuteho tělesa Pomůcky Program LoggerPro těleso deacutelkoveacute měřidlo digitaacutelniacute fotoaparaacutet
Scheacutema
14
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme volnyacute paacuted tělesa (viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafu y = f (t) kvadratickou funkci Z teacuteto funkce určiacuteme tiacutehoveacute zrychleniacute g
10 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Pomociacute deacutelky trvaacuteniacute jednoho sniacutemku videa (130 s) určete dobu volneacuteho paacutedu tělesa a
pomociacute měřiacutetka draacutehu a vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute 2 Nafilmuj volnyacute paacuted dvou stejně velkyacutech těles různyacutech hmotnostiacute např pingpongovyacute
miacuteček a stejně velkaacute ocelovaacute kulička Ktereacute těleso dopadne dřiacuteve na zem Co je přiacutečinou rozdiacutelu v pohybech těchto těles
15
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 52 Volnyacute paacuted Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Volnyacute paacutedčas (s)
x (m
) y
(m)
Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute je helliphelliphelliphellip ms-2
2 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Určete dobu trvaacuteniacute volneacuteho paacutedu tělesa a zjistěte draacutehu kterou urazilo Na zaacutekladě těchto uacutedajů vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute
t = helliphelliphellip s s = helliphelliphellip m
2t2sg g = helliphelliphelliphellip ms-2
16
17
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 52 Volnyacute paacuted Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute je 996 ms-2
18
2 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
Určete dobu trvaacuteniacute volneacuteho paacutedu tělesa a zjistěte draacutehu kterou urazilo Na zaacutekladě těchto uacutedajů vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute
čas y (m)
063333 000000 066667 -000316 070000 -001579 073333 -003473 076667 -007894 080000 -012631 083333 -018630 086667 -024946 090000 -033787 093333 -041997 096667 -051786 100000 -063470 103333 -075469 106667 -089994 110000 -103572 113333 -119992 116667 -137360
t = 116667 ndash 063333 = 053334 s s = 137360 m
2t2sg g = 966 ms-2
19
Kinematika 53 ROVNOMĚRNYacute POHYB PO KRUŽNICI
Fyzikaacutelniacute princip Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici je nejjednoduššiacute křivočaryacute pohyb Trajektoriiacute tohoto
pohybu je kružnice Pro velikost uacutehloveacute draacutehy platiacute vztah trs
Velikost rychlosti je
konstantniacute
(v = ωmiddotr) Pro velikost dostřediveacuteho zrychleniacute platiacute vztah rr
vad2
2
Ciacutel Proveacutest videoanalyacutezu rovnoměrneacuteho pohybu po kružnici Pomůcky Program Logger Pro video bdquokololdquo deacutelkoveacute měřidlo digitaacutelniacute fotoaparaacutet
Scheacutema
20
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme rovnoměrnyacute pohyb po kružnici (viz
scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na bdquokoleldquo si zvoliacuteme jeden bod (žlutaacute naacutelepka) a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod
vklaacutedaacuteme do tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do středu kola (osa otaacutečeniacute)
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka (1 sniacutemek) 1 m ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafu y = f (t) funkci sinus Z teacuteto funkce určiacuteme uacutehlovou rychlost ω Z niacute pak frekvenci a periodu
10 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete obvodovou rychlost 2 Z měřeniacute na kolotoči určete uacutehlovou rychlost kmitočet a periodu Daacutele pak dostřediveacute
zrychleniacute
21
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost -----
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
-----
Frekvence f
Perioda T
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad
22
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T -----
Uacutehlovaacute rychlost
Frekvence f
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad 3 Zaacutevěr
23
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost ----- parametr B 2296 radsndash1 Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- parametr A 0300 m
Frekvence f 2
f 0365 Hz
Perioda T fT 1 2740 s
Obvodovaacute rychlost v rv 0688 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 1581 msndash2
24
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T ----- 5 s
Uacutehlovaacute rychlost T
f 2 126 radsndash1
Frekvence f fT 1 02 Hz
Obvodovaacute rychlost v rv 166 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 210 msndash2 3 Zaacutevěr
Měřeniacutem a vyacutepočtem byly určeny přibližneacute hodnoty jednotlivyacutech veličin Kolo i kolotoč se po roztočeniacute trochu zpomalujiacute a jejich osa otaacutečeniacute neniacute ve staacuteleacute poloze Z ukaacutezaneacuteho grafu časoveacuteho průběhu zrychleniacute bodu na obvodu kolotoče vyplyacutevaacute že se zrychleniacute i při setrvačneacutem pohybu zmenšuje a pravidelně koliacutesaacute Zřejmě se kolotoč zcela neotaacutečiacute ve vodorovneacute rovině
25
Kinematika 54 RYCHLOST OTAacuteČENIacute KMITOČET
Fyzikaacutelniacute princip Velikost rychlosti hmotneacuteho bodu můžeme vyjaacutedřit pomociacute vztahu
Trfrrv
22 kde f je kmitočet (frekvence) pohybu T je oběžnaacute doba a r je
poloměr kružnice (trajektorie pohybu) Ciacutel Změřit kmitočet pohybu po kružnici Určit rychlost hmotneacuteho bodu Pomůcky LabQuest luxmetr LS-BTA senzor světla TILT-BTA otaacutečejiacuteciacute se těleso ndash ventilaacutetor vrtačkahellip
Scheacutema
Postup 1 Světelnyacute senzor TILT-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest
26
3 V menu Senzory ndash Zaacuteznam dat nastaviacuteme Režim Časovaacute zaacutekladna Frekvence 1 000 čteniacutes Trvaacuteniacute 01 s
4 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme senzor nad otaacutečejiacuteciacute se těleso (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu
6 Z grafu odečteme kmitočet pohybu Z poloměru kružnice a kmitočtu vypočiacutetaacuteme rychlost
pohybu hmotneacuteho bodu Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete uacutehlovou rychlost 2 Určete pro danyacute kmitočet počet otaacuteček za minutu 3 Zopakujte měřeniacute pro jineacute otaacutečiveacute pohyby
27
Dynamika 55 II NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Velikost zrychleniacute a hmotneacuteho bodu je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti vyacuteslednice sil F působiacuteciacutech na
hmotnyacute bod a nepřiacutemo uacuteměrnaacute hmotnosti hmotneacuteho bodu mFa
Ciacutel Ověřit II Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA akcelerometr LGA-BTA senzor polohy a pohybu MD-BTD souprava pro mechaniku VDS
Scheacutema
28
Postup 1 Senzor polohy a pohybu MD-BTD zapojiacuteme do konektoru DIG 1 LabQuestu Na voziacuteček
připojiacuteme vlaacutekno a na něj zavěsiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 10 g 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Pustiacuteme voziacuteček Zachytiacuteme jej těsně
před koncem voziacutečkoveacute draacutehy Měřiacuteme zrychleniacute a pohybu voziacutečku 5 Měřeniacute opakujeme se zaacutevažiacutem 20 g 6 Porovnaacuteme oba grafy
a) Jak se voziacuteček pohybuje (druh pohybu) b) Jakyacute maacute vliv velikost siacutely F na zrychleniacute a voziacutečku
7 Na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute (500 g) ndash viz fotografie vyacuteše 8 Zopakujeme měřeniacute v bodech 1 až 6 9 Zvaacutežiacuteme voziacuteček a určiacuteme zrychleniacute z Newtonova zaacutekona Porovnaacuteme hodnoty zrychleniacute
měřeniacutem a vyacutepočtem Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na voziacuteček připevni siloměr a akcelerometr Změř jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost
siacutely F Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Tahaacuteme za siloměr tam a zpět (voziacuteček se pohybuje) Sledujeme jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost siacutely F
2 Provedeme stejneacute měřeniacute ale na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 500 g Porovnaacuteme
obě měřeniacute 3 Určiacuteme směrnici přiacutemky funkce F = f (a) Porovnaacuteme s hmotnostiacute (tělesa) voziacutečku 4 Upevniacuteme hranol na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěsiacuteme na siloměr
Rozkmitaacuteme a měřiacuteme zaacutevislost F = f(a) Určiacuteme směrnici funkce
29
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
30
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa4 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
6 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
31
2
1
11
11
msmFa
kgmNF
2
2
22
22
msmFa
kgmNF
2
3
33
33
msmFa
kgmNF
2
4
44
44
msmFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem
7 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f (a) Určete směrnici přiacutemky
32
-5 -3 -1 1 3 5
siacutela (N)
zrychleniacute (ms-2)
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesa m = helliphelliphelliphelliphellip kg
33
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = 015 ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = 032 ms-2
34
O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = 007 ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
35
Velikost zrychleniacutehellipa4 = 016 ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
5 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
2ms015
670010
670010
1
11
11
mFa
kgmNF 2ms030
670020
670020
2
22
22
mFa
kgmNF
2ms0085
170110
170110
3
33
33
mFa
kgmNF 2ms017
170120
170120
4
44
44
mFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem - hodnoty zrychleniacute ziacuteskaneacute z grafů a vyacutepočtem jsou teacuteměř shodneacute
6 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f(a) Určete směrnici přiacutemky
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesahelliphellipm = 547 g
36
37
Dynamika 56 III NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Dvě tělesa na sebe navzaacutejem působiacute stejně velkyacutemi silami opačneacuteho směru 21 FF Tyto siacutely vznikajiacute a zanikajiacute současně
Ciacutel Ověřit III Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest dva siloměry DFS-BTA dva plošneacute siloměry FP-BTA
Scheacutema
38
Postup 1 Siloměry DFS-BTA zapojiacuteme do konektorů CH 1 a CH 2 LabQuestu Siloměry
přepneme na rozsah 0-50 N 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 30 s Frekvence 20 čteniacutes Senzory ndash
Obraacuteceně- CH 1 Siloměr Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Jeden siloměr držiacuteme (nebo upevniacuteme)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Druhou rukou střiacutedavě taacutehneme a uvolňujeme druhyacute siloměr kteryacute je zapojenyacute k prvniacutemu Měřiacuteme změnu sil po dobu 30 sekund
5 Vyhodnotiacuteme měřeniacute ndash velikost směr současnost sil F1 a F2 6 Mezi siloměry vlož provaacutezek (viz scheacutema) Změniacute se nějak vyacutesledek měřeniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na plošneacute siloměry namontujeme rukojeti Připojiacuteme je do konektorů CH 1 a CH 2
LabQuestu Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Dva studenti prostřednictviacutem těchto vah tlačiacute proti sobě ndash podobně jako bruslaři na obraacutezku (viz vyacuteše) Vyhodnotiacuteme měřeniacute
2 Pomociacute voziacutečkoveacute draacutehy a dvou siloměrů jeden upevněnyacute na jednom voziacutečku a druhyacute na druheacutem voziacutečku uskutečni naacuteraz (pružnaacute sraacutežka) voziacutečků se siloměry (viz niacuteže) Na siloměry upevni magnety Podobnyacute děj nastane při naacuterazu miacuteče na zeď (zem)
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
4
Uacutevod
Fyzikaacutelniacute veličina je jakaacutekoliv objektivniacute vlastnost hmoty jejiacutež hodnotu lze změřit nebo spočiacutetat Měřeniacute fyzikaacutelniacute veličiny je praktickyacute postup zjištěniacute hodnoty fyzikaacutelniacute veličiny Metody měřeniacute lze rozdělit na absolutniacute a relativniacute přiacutemeacute a nepřiacutemeacute
Tento sborniacutek pracovniacutech listů protokolů a vzorovyacutech řešeniacute je věnovaacuten měřeniacute fyzikaacutelniacutech veličin měřiacuteciacutem systeacutemem Vernier Samozřejmě lze stejneacute uacutelohy měřit i s pomociacute jinyacutech měřiacuteciacutech systeacutemů
Sborniacutek je určen pro studenty a učitele Sborniacutek pro PRIMU SEKUNDU TERCII a KVARTU pokryacutevaacute učivo nižšiacuteho
gymnaacutezia a jim odpoviacutedajiacuteciacutem ročniacutekům zaacutekladniacutech škol Sborniacutek pro KVINTU SEXTU SEPTIMU a OKTAacuteVU pokryacutevaacute učivo fyziky pro vyššiacute stupeň gymnaacutezia nebo středniacute školy
U každeacuteho pracovniacuteho listu je uvedena stručnaacute fyzikaacutelniacute teorie seznam potřebnyacutech pomůcek scheacutema zapojeniacute stručnyacute postup jednoducheacute nastaveniacute měřiacuteciacuteho systeacutemu ukaacutezka naměřenyacutech hodnot a přiacutepadně dalšiacute naacuteměty k měřeniacute
Protokol sloužiacute pro studenta k vyplněniacute a vypracovaacuteniacute Vzoroveacute řešeniacute (vyplněnyacute protokol) sloužiacute pro učitele jako možnyacute způsob
vypracovaacuteniacute (vyplněniacute) Byl bych raacuted kdyby sborniacutek pomohl studentům a učitelům fyziky při objevovaacuteniacute kraacutes
vědy zvaneacute fyzika a vyacutehod ktereacute nabiacuteziacute měřeniacute fyzikaacutelniacutech veličin pomociacute měřiacuteciacutech systeacutemů ve spojeniacute s PC
Jakeacute jsou vyacutehody měřeniacute fyzikaacutelniacutech veličin se systeacutemem Vernier (nebo jinyacutech) K měřiacuteciacutemu systeacutemu můžeme připojit až 60 různyacutech senzorů
Všechna měřeniacute různyacutech fyzikaacutelniacutech veličin se ovlaacutedajiacute stejně což přinaacutešiacute meacuteně stresu viacutece času a radosti z měřeniacute
Při použitiacute dataprojektoru maacuteme obrovskyacute měřiciacute přiacutestroj Měřeniacute můžeme provaacutedět ve třiacutedě i v tereacutenu Měřeniacute lehce zvlaacutednou bdquomaliacuteldquo i bdquovelciacuteldquo Můžeme měřit několik veličin současně a v zaacutevislosti na sobě Naměřeneacute hodnoty lze přenaacutešet i do jinyacutech programů Naměřeneacute hodnoty lze uložit pro dalšiacute měřeniacute nebo zpracovaacuteniacute Lze měřit i obtiacutežně měřeneacute veličiny a lze měřit i dopočiacutetaacutevaneacute veličiny Lze měřit velmi rychleacute děje a velmi pomaleacute děje Pořiacutezeniacute měřiacuteciacuteho systeacutemu neniacute draheacute Maacuteme k dispozici hodně naacutemětů k měřeniacute Vyacutesledek měřeniacute naacutes někdy překvapiacute a hellip poučiacute Ve většině měřeniacute je vyacutestupem bdquografldquo ndash velmi naacutezorně se buduje vniacutemaacuteniacute fyzikaacutelniacutech
vztahů mezi veličinami Přeji mnoho zdaru při měřeniacute fyzikaacutelniacutech veličin a hodně radosti z naměřenyacutech vyacutesledků Olomouc 2012 Vaacuteclav Pazdera
5
Mechanika 51 DRAacuteHA RYCHLOST ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Draacuteha s je deacutelka trajektorie Okamžitaacute rychlost v je změna draacutehy Δs za velmi kraacutetkou dobu Δt Zrychleniacute je změna rychlosti Δv za velmi kraacutetkou dobu Δt Ciacutel Určit draacutehu rychlost a zrychleniacute těles Pomůcky LabQuest ultrazvukoveacute čidlo MD-BTD akcelerometr ACC-BTA tělesa
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 2 V menu Senzory ndash Zaacuteznam dat nastaviacuteme Režim Časovaacute zaacutekladna Frekvence
20 čteniacutes Trvaacuteniacute 30 s 3 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu
6
a) Pohybujeme dlaniacute nad senzorem tam a zpět ndash měřiacuteme draacutehu rychlost a zrychleniacute pohybu dlaně k senzoru
b) Můžeme ultrazvukovyacute senzor postavit svisle na hranu stolu a přibližovat se a vzdalovat se od senzoru ndash měřiacuteme draacutehu rychlost a zrychleniacute chůze člověka (0 až 6 m)
c) Zavěsiacuteme těleso na zaacutevěs a měřiacuteme draacutehu rychlost a zrychleniacute tělesa ktereacute se
kyacutevaacute na zaacutevěsu kyvadla d) Na pružinu zavěsiacuteme zaacutevažiacute a pod zaacutevažiacute položiacuteme ultrazvukovyacute senzor a měřiacuteme
draacutehu rychlost a zrychleniacute kmitajiacuteciacuteho zaacutevažiacute na pružině e) Vezmeme senzor do ruky (miacuteřiacute svisle dolů) a pod něj vložiacuteme basketbalovyacute miacuteč a
pustiacuteme miacuteč k zemi ndash měřiacuteme draacutehu rychlost a zrychleniacute padajiacuteciacuteho miacuteče f) Stejneacute jako za e) ale s mělkyacutem papiacuterovyacutem kornoutem nebo mělkyacutem papiacuterovyacutem
taliacuteřem
g) Měřiacuteme draacutehu rychlost a zrychleniacute jedouciacuteho autiacutečka (viz fotka vyacuteše) vlaacutečkuhellip
5 Ukončiacuteme a vyhodnotiacuteme měřeniacute Sledujeme jak se měniacute draacuteha rychlost a zrychleniacute u jednotlivyacutech pohybů těles
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme měřit zrychleniacute se senzorem zrychleniacute ACC-BTA - Země - při volneacutem paacutedu tělesa - ve vyacutetahu - na kolotoči - v tramvaji - v autě - hellip
7
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 51 Draacuteha rychlost zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Grafy časovyacutech zaacutevislostiacute vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute
a) těleso kyacutevajiacuteciacute se na zaacutevěsu
b) těleso kmitajiacuteciacute na pružině
c) pohyb voziacutečku staacutelou rychlostiacute
8
d) padajiacuteciacute papiacuterovyacute taliacuteř
e) padajiacuteciacute miacuteč
f) chůze k senzoru a od senzoru
g) pohyb rukou
2 Zaacutevěr
9
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 51 Draacuteha rychlost zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Grafy časovyacutech zaacutevislostiacute vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute a) těleso kyacutevajiacuteciacute se na zaacutevěsu
b) těleso kmitajiacuteciacute na pružině
10
c) pohyb voziacutečku staacutelou rychlostiacute
d) padajiacuteciacute papiacuterovyacute taliacuteř
11
e) padajiacuteciacute miacuteč
f) chůze k senzoru a od senzoru
12
g) pohyb rukou
2 Zaacutevěr a) nerovnoměrně zrychlenyacute křivočaryacute pohyb b) nerovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb c) rovnoměrnyacute přiacutemočaryacute pohyb d) rovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb (volnyacute paacuted) e) rychlost tělesa se v diacuteky odporu prostřediacute ustaacuteliacute dřiacuteve na určiteacute konstantniacute hodnotě
než v přiacutepadě (e) f) rovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb (volnyacute paacuted) g) nerovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb h) nerovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb
Uvažujeme-li pohyb tělesa v přiacutepadech (f) a (g) pouze směrem k senzoru nebo jen od senzoru (bez změny směru pohybu) pak lze na uvedeneacute pohyby pohliacutežet jako na rovnoměrneacute přiacutemočareacute
13
Kinematika 52 VOLNYacute PAacuteD Fyzikaacutelniacute princip Volnyacute paacuted je zvlaacuteštniacute přiacutepad rovnoměrně zrychleneacuteho přiacutemočareacuteho pohybu ve vakuu s nulovou počaacutetečniacute rychlostiacute a s tiacutehovyacutem zrychleniacutem g = 981 mmiddots-2 Pro velikost okamžiteacute
rychlosti a pro draacutehu platiacute vztahy tgv 2
21 gts
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute volně padajiacuteciacuteho tělesa Pomůcky Program LoggerPro těleso deacutelkoveacute měřidlo digitaacutelniacute fotoaparaacutet
Scheacutema
14
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme volnyacute paacuted tělesa (viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafu y = f (t) kvadratickou funkci Z teacuteto funkce určiacuteme tiacutehoveacute zrychleniacute g
10 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Pomociacute deacutelky trvaacuteniacute jednoho sniacutemku videa (130 s) určete dobu volneacuteho paacutedu tělesa a
pomociacute měřiacutetka draacutehu a vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute 2 Nafilmuj volnyacute paacuted dvou stejně velkyacutech těles různyacutech hmotnostiacute např pingpongovyacute
miacuteček a stejně velkaacute ocelovaacute kulička Ktereacute těleso dopadne dřiacuteve na zem Co je přiacutečinou rozdiacutelu v pohybech těchto těles
15
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 52 Volnyacute paacuted Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Volnyacute paacutedčas (s)
x (m
) y
(m)
Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute je helliphelliphelliphellip ms-2
2 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Určete dobu trvaacuteniacute volneacuteho paacutedu tělesa a zjistěte draacutehu kterou urazilo Na zaacutekladě těchto uacutedajů vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute
t = helliphelliphellip s s = helliphelliphellip m
2t2sg g = helliphelliphelliphellip ms-2
16
17
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 52 Volnyacute paacuted Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute je 996 ms-2
18
2 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
Určete dobu trvaacuteniacute volneacuteho paacutedu tělesa a zjistěte draacutehu kterou urazilo Na zaacutekladě těchto uacutedajů vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute
čas y (m)
063333 000000 066667 -000316 070000 -001579 073333 -003473 076667 -007894 080000 -012631 083333 -018630 086667 -024946 090000 -033787 093333 -041997 096667 -051786 100000 -063470 103333 -075469 106667 -089994 110000 -103572 113333 -119992 116667 -137360
t = 116667 ndash 063333 = 053334 s s = 137360 m
2t2sg g = 966 ms-2
19
Kinematika 53 ROVNOMĚRNYacute POHYB PO KRUŽNICI
Fyzikaacutelniacute princip Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici je nejjednoduššiacute křivočaryacute pohyb Trajektoriiacute tohoto
pohybu je kružnice Pro velikost uacutehloveacute draacutehy platiacute vztah trs
Velikost rychlosti je
konstantniacute
(v = ωmiddotr) Pro velikost dostřediveacuteho zrychleniacute platiacute vztah rr
vad2
2
Ciacutel Proveacutest videoanalyacutezu rovnoměrneacuteho pohybu po kružnici Pomůcky Program Logger Pro video bdquokololdquo deacutelkoveacute měřidlo digitaacutelniacute fotoaparaacutet
Scheacutema
20
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme rovnoměrnyacute pohyb po kružnici (viz
scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na bdquokoleldquo si zvoliacuteme jeden bod (žlutaacute naacutelepka) a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod
vklaacutedaacuteme do tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do středu kola (osa otaacutečeniacute)
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka (1 sniacutemek) 1 m ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafu y = f (t) funkci sinus Z teacuteto funkce určiacuteme uacutehlovou rychlost ω Z niacute pak frekvenci a periodu
10 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete obvodovou rychlost 2 Z měřeniacute na kolotoči určete uacutehlovou rychlost kmitočet a periodu Daacutele pak dostřediveacute
zrychleniacute
21
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost -----
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
-----
Frekvence f
Perioda T
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad
22
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T -----
Uacutehlovaacute rychlost
Frekvence f
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad 3 Zaacutevěr
23
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost ----- parametr B 2296 radsndash1 Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- parametr A 0300 m
Frekvence f 2
f 0365 Hz
Perioda T fT 1 2740 s
Obvodovaacute rychlost v rv 0688 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 1581 msndash2
24
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T ----- 5 s
Uacutehlovaacute rychlost T
f 2 126 radsndash1
Frekvence f fT 1 02 Hz
Obvodovaacute rychlost v rv 166 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 210 msndash2 3 Zaacutevěr
Měřeniacutem a vyacutepočtem byly určeny přibližneacute hodnoty jednotlivyacutech veličin Kolo i kolotoč se po roztočeniacute trochu zpomalujiacute a jejich osa otaacutečeniacute neniacute ve staacuteleacute poloze Z ukaacutezaneacuteho grafu časoveacuteho průběhu zrychleniacute bodu na obvodu kolotoče vyplyacutevaacute že se zrychleniacute i při setrvačneacutem pohybu zmenšuje a pravidelně koliacutesaacute Zřejmě se kolotoč zcela neotaacutečiacute ve vodorovneacute rovině
25
Kinematika 54 RYCHLOST OTAacuteČENIacute KMITOČET
Fyzikaacutelniacute princip Velikost rychlosti hmotneacuteho bodu můžeme vyjaacutedřit pomociacute vztahu
Trfrrv
22 kde f je kmitočet (frekvence) pohybu T je oběžnaacute doba a r je
poloměr kružnice (trajektorie pohybu) Ciacutel Změřit kmitočet pohybu po kružnici Určit rychlost hmotneacuteho bodu Pomůcky LabQuest luxmetr LS-BTA senzor světla TILT-BTA otaacutečejiacuteciacute se těleso ndash ventilaacutetor vrtačkahellip
Scheacutema
Postup 1 Světelnyacute senzor TILT-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest
26
3 V menu Senzory ndash Zaacuteznam dat nastaviacuteme Režim Časovaacute zaacutekladna Frekvence 1 000 čteniacutes Trvaacuteniacute 01 s
4 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme senzor nad otaacutečejiacuteciacute se těleso (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu
6 Z grafu odečteme kmitočet pohybu Z poloměru kružnice a kmitočtu vypočiacutetaacuteme rychlost
pohybu hmotneacuteho bodu Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete uacutehlovou rychlost 2 Určete pro danyacute kmitočet počet otaacuteček za minutu 3 Zopakujte měřeniacute pro jineacute otaacutečiveacute pohyby
27
Dynamika 55 II NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Velikost zrychleniacute a hmotneacuteho bodu je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti vyacuteslednice sil F působiacuteciacutech na
hmotnyacute bod a nepřiacutemo uacuteměrnaacute hmotnosti hmotneacuteho bodu mFa
Ciacutel Ověřit II Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA akcelerometr LGA-BTA senzor polohy a pohybu MD-BTD souprava pro mechaniku VDS
Scheacutema
28
Postup 1 Senzor polohy a pohybu MD-BTD zapojiacuteme do konektoru DIG 1 LabQuestu Na voziacuteček
připojiacuteme vlaacutekno a na něj zavěsiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 10 g 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Pustiacuteme voziacuteček Zachytiacuteme jej těsně
před koncem voziacutečkoveacute draacutehy Měřiacuteme zrychleniacute a pohybu voziacutečku 5 Měřeniacute opakujeme se zaacutevažiacutem 20 g 6 Porovnaacuteme oba grafy
a) Jak se voziacuteček pohybuje (druh pohybu) b) Jakyacute maacute vliv velikost siacutely F na zrychleniacute a voziacutečku
7 Na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute (500 g) ndash viz fotografie vyacuteše 8 Zopakujeme měřeniacute v bodech 1 až 6 9 Zvaacutežiacuteme voziacuteček a určiacuteme zrychleniacute z Newtonova zaacutekona Porovnaacuteme hodnoty zrychleniacute
měřeniacutem a vyacutepočtem Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na voziacuteček připevni siloměr a akcelerometr Změř jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost
siacutely F Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Tahaacuteme za siloměr tam a zpět (voziacuteček se pohybuje) Sledujeme jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost siacutely F
2 Provedeme stejneacute měřeniacute ale na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 500 g Porovnaacuteme
obě měřeniacute 3 Určiacuteme směrnici přiacutemky funkce F = f (a) Porovnaacuteme s hmotnostiacute (tělesa) voziacutečku 4 Upevniacuteme hranol na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěsiacuteme na siloměr
Rozkmitaacuteme a měřiacuteme zaacutevislost F = f(a) Určiacuteme směrnici funkce
29
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
30
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa4 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
6 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
31
2
1
11
11
msmFa
kgmNF
2
2
22
22
msmFa
kgmNF
2
3
33
33
msmFa
kgmNF
2
4
44
44
msmFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem
7 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f (a) Určete směrnici přiacutemky
32
-5 -3 -1 1 3 5
siacutela (N)
zrychleniacute (ms-2)
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesa m = helliphelliphelliphelliphellip kg
33
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = 015 ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = 032 ms-2
34
O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = 007 ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
35
Velikost zrychleniacutehellipa4 = 016 ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
5 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
2ms015
670010
670010
1
11
11
mFa
kgmNF 2ms030
670020
670020
2
22
22
mFa
kgmNF
2ms0085
170110
170110
3
33
33
mFa
kgmNF 2ms017
170120
170120
4
44
44
mFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem - hodnoty zrychleniacute ziacuteskaneacute z grafů a vyacutepočtem jsou teacuteměř shodneacute
6 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f(a) Určete směrnici přiacutemky
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesahelliphellipm = 547 g
36
37
Dynamika 56 III NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Dvě tělesa na sebe navzaacutejem působiacute stejně velkyacutemi silami opačneacuteho směru 21 FF Tyto siacutely vznikajiacute a zanikajiacute současně
Ciacutel Ověřit III Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest dva siloměry DFS-BTA dva plošneacute siloměry FP-BTA
Scheacutema
38
Postup 1 Siloměry DFS-BTA zapojiacuteme do konektorů CH 1 a CH 2 LabQuestu Siloměry
přepneme na rozsah 0-50 N 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 30 s Frekvence 20 čteniacutes Senzory ndash
Obraacuteceně- CH 1 Siloměr Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Jeden siloměr držiacuteme (nebo upevniacuteme)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Druhou rukou střiacutedavě taacutehneme a uvolňujeme druhyacute siloměr kteryacute je zapojenyacute k prvniacutemu Měřiacuteme změnu sil po dobu 30 sekund
5 Vyhodnotiacuteme měřeniacute ndash velikost směr současnost sil F1 a F2 6 Mezi siloměry vlož provaacutezek (viz scheacutema) Změniacute se nějak vyacutesledek měřeniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na plošneacute siloměry namontujeme rukojeti Připojiacuteme je do konektorů CH 1 a CH 2
LabQuestu Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Dva studenti prostřednictviacutem těchto vah tlačiacute proti sobě ndash podobně jako bruslaři na obraacutezku (viz vyacuteše) Vyhodnotiacuteme měřeniacute
2 Pomociacute voziacutečkoveacute draacutehy a dvou siloměrů jeden upevněnyacute na jednom voziacutečku a druhyacute na druheacutem voziacutečku uskutečni naacuteraz (pružnaacute sraacutežka) voziacutečků se siloměry (viz niacuteže) Na siloměry upevni magnety Podobnyacute děj nastane při naacuterazu miacuteče na zeď (zem)
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
5
Mechanika 51 DRAacuteHA RYCHLOST ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Draacuteha s je deacutelka trajektorie Okamžitaacute rychlost v je změna draacutehy Δs za velmi kraacutetkou dobu Δt Zrychleniacute je změna rychlosti Δv za velmi kraacutetkou dobu Δt Ciacutel Určit draacutehu rychlost a zrychleniacute těles Pomůcky LabQuest ultrazvukoveacute čidlo MD-BTD akcelerometr ACC-BTA tělesa
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 2 V menu Senzory ndash Zaacuteznam dat nastaviacuteme Režim Časovaacute zaacutekladna Frekvence
20 čteniacutes Trvaacuteniacute 30 s 3 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu
6
a) Pohybujeme dlaniacute nad senzorem tam a zpět ndash měřiacuteme draacutehu rychlost a zrychleniacute pohybu dlaně k senzoru
b) Můžeme ultrazvukovyacute senzor postavit svisle na hranu stolu a přibližovat se a vzdalovat se od senzoru ndash měřiacuteme draacutehu rychlost a zrychleniacute chůze člověka (0 až 6 m)
c) Zavěsiacuteme těleso na zaacutevěs a měřiacuteme draacutehu rychlost a zrychleniacute tělesa ktereacute se
kyacutevaacute na zaacutevěsu kyvadla d) Na pružinu zavěsiacuteme zaacutevažiacute a pod zaacutevažiacute položiacuteme ultrazvukovyacute senzor a měřiacuteme
draacutehu rychlost a zrychleniacute kmitajiacuteciacuteho zaacutevažiacute na pružině e) Vezmeme senzor do ruky (miacuteřiacute svisle dolů) a pod něj vložiacuteme basketbalovyacute miacuteč a
pustiacuteme miacuteč k zemi ndash měřiacuteme draacutehu rychlost a zrychleniacute padajiacuteciacuteho miacuteče f) Stejneacute jako za e) ale s mělkyacutem papiacuterovyacutem kornoutem nebo mělkyacutem papiacuterovyacutem
taliacuteřem
g) Měřiacuteme draacutehu rychlost a zrychleniacute jedouciacuteho autiacutečka (viz fotka vyacuteše) vlaacutečkuhellip
5 Ukončiacuteme a vyhodnotiacuteme měřeniacute Sledujeme jak se měniacute draacuteha rychlost a zrychleniacute u jednotlivyacutech pohybů těles
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme měřit zrychleniacute se senzorem zrychleniacute ACC-BTA - Země - při volneacutem paacutedu tělesa - ve vyacutetahu - na kolotoči - v tramvaji - v autě - hellip
7
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 51 Draacuteha rychlost zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Grafy časovyacutech zaacutevislostiacute vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute
a) těleso kyacutevajiacuteciacute se na zaacutevěsu
b) těleso kmitajiacuteciacute na pružině
c) pohyb voziacutečku staacutelou rychlostiacute
8
d) padajiacuteciacute papiacuterovyacute taliacuteř
e) padajiacuteciacute miacuteč
f) chůze k senzoru a od senzoru
g) pohyb rukou
2 Zaacutevěr
9
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 51 Draacuteha rychlost zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Grafy časovyacutech zaacutevislostiacute vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute a) těleso kyacutevajiacuteciacute se na zaacutevěsu
b) těleso kmitajiacuteciacute na pružině
10
c) pohyb voziacutečku staacutelou rychlostiacute
d) padajiacuteciacute papiacuterovyacute taliacuteř
11
e) padajiacuteciacute miacuteč
f) chůze k senzoru a od senzoru
12
g) pohyb rukou
2 Zaacutevěr a) nerovnoměrně zrychlenyacute křivočaryacute pohyb b) nerovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb c) rovnoměrnyacute přiacutemočaryacute pohyb d) rovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb (volnyacute paacuted) e) rychlost tělesa se v diacuteky odporu prostřediacute ustaacuteliacute dřiacuteve na určiteacute konstantniacute hodnotě
než v přiacutepadě (e) f) rovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb (volnyacute paacuted) g) nerovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb h) nerovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb
Uvažujeme-li pohyb tělesa v přiacutepadech (f) a (g) pouze směrem k senzoru nebo jen od senzoru (bez změny směru pohybu) pak lze na uvedeneacute pohyby pohliacutežet jako na rovnoměrneacute přiacutemočareacute
13
Kinematika 52 VOLNYacute PAacuteD Fyzikaacutelniacute princip Volnyacute paacuted je zvlaacuteštniacute přiacutepad rovnoměrně zrychleneacuteho přiacutemočareacuteho pohybu ve vakuu s nulovou počaacutetečniacute rychlostiacute a s tiacutehovyacutem zrychleniacutem g = 981 mmiddots-2 Pro velikost okamžiteacute
rychlosti a pro draacutehu platiacute vztahy tgv 2
21 gts
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute volně padajiacuteciacuteho tělesa Pomůcky Program LoggerPro těleso deacutelkoveacute měřidlo digitaacutelniacute fotoaparaacutet
Scheacutema
14
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme volnyacute paacuted tělesa (viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafu y = f (t) kvadratickou funkci Z teacuteto funkce určiacuteme tiacutehoveacute zrychleniacute g
10 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Pomociacute deacutelky trvaacuteniacute jednoho sniacutemku videa (130 s) určete dobu volneacuteho paacutedu tělesa a
pomociacute měřiacutetka draacutehu a vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute 2 Nafilmuj volnyacute paacuted dvou stejně velkyacutech těles různyacutech hmotnostiacute např pingpongovyacute
miacuteček a stejně velkaacute ocelovaacute kulička Ktereacute těleso dopadne dřiacuteve na zem Co je přiacutečinou rozdiacutelu v pohybech těchto těles
15
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 52 Volnyacute paacuted Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Volnyacute paacutedčas (s)
x (m
) y
(m)
Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute je helliphelliphelliphellip ms-2
2 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Určete dobu trvaacuteniacute volneacuteho paacutedu tělesa a zjistěte draacutehu kterou urazilo Na zaacutekladě těchto uacutedajů vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute
t = helliphelliphellip s s = helliphelliphellip m
2t2sg g = helliphelliphelliphellip ms-2
16
17
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 52 Volnyacute paacuted Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute je 996 ms-2
18
2 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
Určete dobu trvaacuteniacute volneacuteho paacutedu tělesa a zjistěte draacutehu kterou urazilo Na zaacutekladě těchto uacutedajů vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute
čas y (m)
063333 000000 066667 -000316 070000 -001579 073333 -003473 076667 -007894 080000 -012631 083333 -018630 086667 -024946 090000 -033787 093333 -041997 096667 -051786 100000 -063470 103333 -075469 106667 -089994 110000 -103572 113333 -119992 116667 -137360
t = 116667 ndash 063333 = 053334 s s = 137360 m
2t2sg g = 966 ms-2
19
Kinematika 53 ROVNOMĚRNYacute POHYB PO KRUŽNICI
Fyzikaacutelniacute princip Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici je nejjednoduššiacute křivočaryacute pohyb Trajektoriiacute tohoto
pohybu je kružnice Pro velikost uacutehloveacute draacutehy platiacute vztah trs
Velikost rychlosti je
konstantniacute
(v = ωmiddotr) Pro velikost dostřediveacuteho zrychleniacute platiacute vztah rr
vad2
2
Ciacutel Proveacutest videoanalyacutezu rovnoměrneacuteho pohybu po kružnici Pomůcky Program Logger Pro video bdquokololdquo deacutelkoveacute měřidlo digitaacutelniacute fotoaparaacutet
Scheacutema
20
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme rovnoměrnyacute pohyb po kružnici (viz
scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na bdquokoleldquo si zvoliacuteme jeden bod (žlutaacute naacutelepka) a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod
vklaacutedaacuteme do tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do středu kola (osa otaacutečeniacute)
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka (1 sniacutemek) 1 m ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafu y = f (t) funkci sinus Z teacuteto funkce určiacuteme uacutehlovou rychlost ω Z niacute pak frekvenci a periodu
10 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete obvodovou rychlost 2 Z měřeniacute na kolotoči určete uacutehlovou rychlost kmitočet a periodu Daacutele pak dostřediveacute
zrychleniacute
21
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost -----
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
-----
Frekvence f
Perioda T
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad
22
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T -----
Uacutehlovaacute rychlost
Frekvence f
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad 3 Zaacutevěr
23
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost ----- parametr B 2296 radsndash1 Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- parametr A 0300 m
Frekvence f 2
f 0365 Hz
Perioda T fT 1 2740 s
Obvodovaacute rychlost v rv 0688 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 1581 msndash2
24
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T ----- 5 s
Uacutehlovaacute rychlost T
f 2 126 radsndash1
Frekvence f fT 1 02 Hz
Obvodovaacute rychlost v rv 166 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 210 msndash2 3 Zaacutevěr
Měřeniacutem a vyacutepočtem byly určeny přibližneacute hodnoty jednotlivyacutech veličin Kolo i kolotoč se po roztočeniacute trochu zpomalujiacute a jejich osa otaacutečeniacute neniacute ve staacuteleacute poloze Z ukaacutezaneacuteho grafu časoveacuteho průběhu zrychleniacute bodu na obvodu kolotoče vyplyacutevaacute že se zrychleniacute i při setrvačneacutem pohybu zmenšuje a pravidelně koliacutesaacute Zřejmě se kolotoč zcela neotaacutečiacute ve vodorovneacute rovině
25
Kinematika 54 RYCHLOST OTAacuteČENIacute KMITOČET
Fyzikaacutelniacute princip Velikost rychlosti hmotneacuteho bodu můžeme vyjaacutedřit pomociacute vztahu
Trfrrv
22 kde f je kmitočet (frekvence) pohybu T je oběžnaacute doba a r je
poloměr kružnice (trajektorie pohybu) Ciacutel Změřit kmitočet pohybu po kružnici Určit rychlost hmotneacuteho bodu Pomůcky LabQuest luxmetr LS-BTA senzor světla TILT-BTA otaacutečejiacuteciacute se těleso ndash ventilaacutetor vrtačkahellip
Scheacutema
Postup 1 Světelnyacute senzor TILT-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest
26
3 V menu Senzory ndash Zaacuteznam dat nastaviacuteme Režim Časovaacute zaacutekladna Frekvence 1 000 čteniacutes Trvaacuteniacute 01 s
4 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme senzor nad otaacutečejiacuteciacute se těleso (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu
6 Z grafu odečteme kmitočet pohybu Z poloměru kružnice a kmitočtu vypočiacutetaacuteme rychlost
pohybu hmotneacuteho bodu Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete uacutehlovou rychlost 2 Určete pro danyacute kmitočet počet otaacuteček za minutu 3 Zopakujte měřeniacute pro jineacute otaacutečiveacute pohyby
27
Dynamika 55 II NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Velikost zrychleniacute a hmotneacuteho bodu je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti vyacuteslednice sil F působiacuteciacutech na
hmotnyacute bod a nepřiacutemo uacuteměrnaacute hmotnosti hmotneacuteho bodu mFa
Ciacutel Ověřit II Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA akcelerometr LGA-BTA senzor polohy a pohybu MD-BTD souprava pro mechaniku VDS
Scheacutema
28
Postup 1 Senzor polohy a pohybu MD-BTD zapojiacuteme do konektoru DIG 1 LabQuestu Na voziacuteček
připojiacuteme vlaacutekno a na něj zavěsiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 10 g 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Pustiacuteme voziacuteček Zachytiacuteme jej těsně
před koncem voziacutečkoveacute draacutehy Měřiacuteme zrychleniacute a pohybu voziacutečku 5 Měřeniacute opakujeme se zaacutevažiacutem 20 g 6 Porovnaacuteme oba grafy
a) Jak se voziacuteček pohybuje (druh pohybu) b) Jakyacute maacute vliv velikost siacutely F na zrychleniacute a voziacutečku
7 Na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute (500 g) ndash viz fotografie vyacuteše 8 Zopakujeme měřeniacute v bodech 1 až 6 9 Zvaacutežiacuteme voziacuteček a určiacuteme zrychleniacute z Newtonova zaacutekona Porovnaacuteme hodnoty zrychleniacute
měřeniacutem a vyacutepočtem Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na voziacuteček připevni siloměr a akcelerometr Změř jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost
siacutely F Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Tahaacuteme za siloměr tam a zpět (voziacuteček se pohybuje) Sledujeme jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost siacutely F
2 Provedeme stejneacute měřeniacute ale na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 500 g Porovnaacuteme
obě měřeniacute 3 Určiacuteme směrnici přiacutemky funkce F = f (a) Porovnaacuteme s hmotnostiacute (tělesa) voziacutečku 4 Upevniacuteme hranol na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěsiacuteme na siloměr
Rozkmitaacuteme a měřiacuteme zaacutevislost F = f(a) Určiacuteme směrnici funkce
29
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
30
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa4 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
6 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
31
2
1
11
11
msmFa
kgmNF
2
2
22
22
msmFa
kgmNF
2
3
33
33
msmFa
kgmNF
2
4
44
44
msmFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem
7 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f (a) Určete směrnici přiacutemky
32
-5 -3 -1 1 3 5
siacutela (N)
zrychleniacute (ms-2)
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesa m = helliphelliphelliphelliphellip kg
33
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = 015 ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = 032 ms-2
34
O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = 007 ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
35
Velikost zrychleniacutehellipa4 = 016 ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
5 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
2ms015
670010
670010
1
11
11
mFa
kgmNF 2ms030
670020
670020
2
22
22
mFa
kgmNF
2ms0085
170110
170110
3
33
33
mFa
kgmNF 2ms017
170120
170120
4
44
44
mFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem - hodnoty zrychleniacute ziacuteskaneacute z grafů a vyacutepočtem jsou teacuteměř shodneacute
6 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f(a) Určete směrnici přiacutemky
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesahelliphellipm = 547 g
36
37
Dynamika 56 III NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Dvě tělesa na sebe navzaacutejem působiacute stejně velkyacutemi silami opačneacuteho směru 21 FF Tyto siacutely vznikajiacute a zanikajiacute současně
Ciacutel Ověřit III Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest dva siloměry DFS-BTA dva plošneacute siloměry FP-BTA
Scheacutema
38
Postup 1 Siloměry DFS-BTA zapojiacuteme do konektorů CH 1 a CH 2 LabQuestu Siloměry
přepneme na rozsah 0-50 N 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 30 s Frekvence 20 čteniacutes Senzory ndash
Obraacuteceně- CH 1 Siloměr Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Jeden siloměr držiacuteme (nebo upevniacuteme)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Druhou rukou střiacutedavě taacutehneme a uvolňujeme druhyacute siloměr kteryacute je zapojenyacute k prvniacutemu Měřiacuteme změnu sil po dobu 30 sekund
5 Vyhodnotiacuteme měřeniacute ndash velikost směr současnost sil F1 a F2 6 Mezi siloměry vlož provaacutezek (viz scheacutema) Změniacute se nějak vyacutesledek měřeniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na plošneacute siloměry namontujeme rukojeti Připojiacuteme je do konektorů CH 1 a CH 2
LabQuestu Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Dva studenti prostřednictviacutem těchto vah tlačiacute proti sobě ndash podobně jako bruslaři na obraacutezku (viz vyacuteše) Vyhodnotiacuteme měřeniacute
2 Pomociacute voziacutečkoveacute draacutehy a dvou siloměrů jeden upevněnyacute na jednom voziacutečku a druhyacute na druheacutem voziacutečku uskutečni naacuteraz (pružnaacute sraacutežka) voziacutečků se siloměry (viz niacuteže) Na siloměry upevni magnety Podobnyacute děj nastane při naacuterazu miacuteče na zeď (zem)
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
6
a) Pohybujeme dlaniacute nad senzorem tam a zpět ndash měřiacuteme draacutehu rychlost a zrychleniacute pohybu dlaně k senzoru
b) Můžeme ultrazvukovyacute senzor postavit svisle na hranu stolu a přibližovat se a vzdalovat se od senzoru ndash měřiacuteme draacutehu rychlost a zrychleniacute chůze člověka (0 až 6 m)
c) Zavěsiacuteme těleso na zaacutevěs a měřiacuteme draacutehu rychlost a zrychleniacute tělesa ktereacute se
kyacutevaacute na zaacutevěsu kyvadla d) Na pružinu zavěsiacuteme zaacutevažiacute a pod zaacutevažiacute položiacuteme ultrazvukovyacute senzor a měřiacuteme
draacutehu rychlost a zrychleniacute kmitajiacuteciacuteho zaacutevažiacute na pružině e) Vezmeme senzor do ruky (miacuteřiacute svisle dolů) a pod něj vložiacuteme basketbalovyacute miacuteč a
pustiacuteme miacuteč k zemi ndash měřiacuteme draacutehu rychlost a zrychleniacute padajiacuteciacuteho miacuteče f) Stejneacute jako za e) ale s mělkyacutem papiacuterovyacutem kornoutem nebo mělkyacutem papiacuterovyacutem
taliacuteřem
g) Měřiacuteme draacutehu rychlost a zrychleniacute jedouciacuteho autiacutečka (viz fotka vyacuteše) vlaacutečkuhellip
5 Ukončiacuteme a vyhodnotiacuteme měřeniacute Sledujeme jak se měniacute draacuteha rychlost a zrychleniacute u jednotlivyacutech pohybů těles
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme měřit zrychleniacute se senzorem zrychleniacute ACC-BTA - Země - při volneacutem paacutedu tělesa - ve vyacutetahu - na kolotoči - v tramvaji - v autě - hellip
7
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 51 Draacuteha rychlost zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Grafy časovyacutech zaacutevislostiacute vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute
a) těleso kyacutevajiacuteciacute se na zaacutevěsu
b) těleso kmitajiacuteciacute na pružině
c) pohyb voziacutečku staacutelou rychlostiacute
8
d) padajiacuteciacute papiacuterovyacute taliacuteř
e) padajiacuteciacute miacuteč
f) chůze k senzoru a od senzoru
g) pohyb rukou
2 Zaacutevěr
9
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 51 Draacuteha rychlost zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Grafy časovyacutech zaacutevislostiacute vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute a) těleso kyacutevajiacuteciacute se na zaacutevěsu
b) těleso kmitajiacuteciacute na pružině
10
c) pohyb voziacutečku staacutelou rychlostiacute
d) padajiacuteciacute papiacuterovyacute taliacuteř
11
e) padajiacuteciacute miacuteč
f) chůze k senzoru a od senzoru
12
g) pohyb rukou
2 Zaacutevěr a) nerovnoměrně zrychlenyacute křivočaryacute pohyb b) nerovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb c) rovnoměrnyacute přiacutemočaryacute pohyb d) rovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb (volnyacute paacuted) e) rychlost tělesa se v diacuteky odporu prostřediacute ustaacuteliacute dřiacuteve na určiteacute konstantniacute hodnotě
než v přiacutepadě (e) f) rovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb (volnyacute paacuted) g) nerovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb h) nerovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb
Uvažujeme-li pohyb tělesa v přiacutepadech (f) a (g) pouze směrem k senzoru nebo jen od senzoru (bez změny směru pohybu) pak lze na uvedeneacute pohyby pohliacutežet jako na rovnoměrneacute přiacutemočareacute
13
Kinematika 52 VOLNYacute PAacuteD Fyzikaacutelniacute princip Volnyacute paacuted je zvlaacuteštniacute přiacutepad rovnoměrně zrychleneacuteho přiacutemočareacuteho pohybu ve vakuu s nulovou počaacutetečniacute rychlostiacute a s tiacutehovyacutem zrychleniacutem g = 981 mmiddots-2 Pro velikost okamžiteacute
rychlosti a pro draacutehu platiacute vztahy tgv 2
21 gts
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute volně padajiacuteciacuteho tělesa Pomůcky Program LoggerPro těleso deacutelkoveacute měřidlo digitaacutelniacute fotoaparaacutet
Scheacutema
14
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme volnyacute paacuted tělesa (viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafu y = f (t) kvadratickou funkci Z teacuteto funkce určiacuteme tiacutehoveacute zrychleniacute g
10 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Pomociacute deacutelky trvaacuteniacute jednoho sniacutemku videa (130 s) určete dobu volneacuteho paacutedu tělesa a
pomociacute měřiacutetka draacutehu a vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute 2 Nafilmuj volnyacute paacuted dvou stejně velkyacutech těles různyacutech hmotnostiacute např pingpongovyacute
miacuteček a stejně velkaacute ocelovaacute kulička Ktereacute těleso dopadne dřiacuteve na zem Co je přiacutečinou rozdiacutelu v pohybech těchto těles
15
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 52 Volnyacute paacuted Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Volnyacute paacutedčas (s)
x (m
) y
(m)
Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute je helliphelliphelliphellip ms-2
2 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Určete dobu trvaacuteniacute volneacuteho paacutedu tělesa a zjistěte draacutehu kterou urazilo Na zaacutekladě těchto uacutedajů vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute
t = helliphelliphellip s s = helliphelliphellip m
2t2sg g = helliphelliphelliphellip ms-2
16
17
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 52 Volnyacute paacuted Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute je 996 ms-2
18
2 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
Určete dobu trvaacuteniacute volneacuteho paacutedu tělesa a zjistěte draacutehu kterou urazilo Na zaacutekladě těchto uacutedajů vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute
čas y (m)
063333 000000 066667 -000316 070000 -001579 073333 -003473 076667 -007894 080000 -012631 083333 -018630 086667 -024946 090000 -033787 093333 -041997 096667 -051786 100000 -063470 103333 -075469 106667 -089994 110000 -103572 113333 -119992 116667 -137360
t = 116667 ndash 063333 = 053334 s s = 137360 m
2t2sg g = 966 ms-2
19
Kinematika 53 ROVNOMĚRNYacute POHYB PO KRUŽNICI
Fyzikaacutelniacute princip Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici je nejjednoduššiacute křivočaryacute pohyb Trajektoriiacute tohoto
pohybu je kružnice Pro velikost uacutehloveacute draacutehy platiacute vztah trs
Velikost rychlosti je
konstantniacute
(v = ωmiddotr) Pro velikost dostřediveacuteho zrychleniacute platiacute vztah rr
vad2
2
Ciacutel Proveacutest videoanalyacutezu rovnoměrneacuteho pohybu po kružnici Pomůcky Program Logger Pro video bdquokololdquo deacutelkoveacute měřidlo digitaacutelniacute fotoaparaacutet
Scheacutema
20
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme rovnoměrnyacute pohyb po kružnici (viz
scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na bdquokoleldquo si zvoliacuteme jeden bod (žlutaacute naacutelepka) a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod
vklaacutedaacuteme do tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do středu kola (osa otaacutečeniacute)
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka (1 sniacutemek) 1 m ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafu y = f (t) funkci sinus Z teacuteto funkce určiacuteme uacutehlovou rychlost ω Z niacute pak frekvenci a periodu
10 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete obvodovou rychlost 2 Z měřeniacute na kolotoči určete uacutehlovou rychlost kmitočet a periodu Daacutele pak dostřediveacute
zrychleniacute
21
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost -----
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
-----
Frekvence f
Perioda T
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad
22
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T -----
Uacutehlovaacute rychlost
Frekvence f
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad 3 Zaacutevěr
23
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost ----- parametr B 2296 radsndash1 Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- parametr A 0300 m
Frekvence f 2
f 0365 Hz
Perioda T fT 1 2740 s
Obvodovaacute rychlost v rv 0688 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 1581 msndash2
24
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T ----- 5 s
Uacutehlovaacute rychlost T
f 2 126 radsndash1
Frekvence f fT 1 02 Hz
Obvodovaacute rychlost v rv 166 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 210 msndash2 3 Zaacutevěr
Měřeniacutem a vyacutepočtem byly určeny přibližneacute hodnoty jednotlivyacutech veličin Kolo i kolotoč se po roztočeniacute trochu zpomalujiacute a jejich osa otaacutečeniacute neniacute ve staacuteleacute poloze Z ukaacutezaneacuteho grafu časoveacuteho průběhu zrychleniacute bodu na obvodu kolotoče vyplyacutevaacute že se zrychleniacute i při setrvačneacutem pohybu zmenšuje a pravidelně koliacutesaacute Zřejmě se kolotoč zcela neotaacutečiacute ve vodorovneacute rovině
25
Kinematika 54 RYCHLOST OTAacuteČENIacute KMITOČET
Fyzikaacutelniacute princip Velikost rychlosti hmotneacuteho bodu můžeme vyjaacutedřit pomociacute vztahu
Trfrrv
22 kde f je kmitočet (frekvence) pohybu T je oběžnaacute doba a r je
poloměr kružnice (trajektorie pohybu) Ciacutel Změřit kmitočet pohybu po kružnici Určit rychlost hmotneacuteho bodu Pomůcky LabQuest luxmetr LS-BTA senzor světla TILT-BTA otaacutečejiacuteciacute se těleso ndash ventilaacutetor vrtačkahellip
Scheacutema
Postup 1 Světelnyacute senzor TILT-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest
26
3 V menu Senzory ndash Zaacuteznam dat nastaviacuteme Režim Časovaacute zaacutekladna Frekvence 1 000 čteniacutes Trvaacuteniacute 01 s
4 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme senzor nad otaacutečejiacuteciacute se těleso (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu
6 Z grafu odečteme kmitočet pohybu Z poloměru kružnice a kmitočtu vypočiacutetaacuteme rychlost
pohybu hmotneacuteho bodu Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete uacutehlovou rychlost 2 Určete pro danyacute kmitočet počet otaacuteček za minutu 3 Zopakujte měřeniacute pro jineacute otaacutečiveacute pohyby
27
Dynamika 55 II NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Velikost zrychleniacute a hmotneacuteho bodu je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti vyacuteslednice sil F působiacuteciacutech na
hmotnyacute bod a nepřiacutemo uacuteměrnaacute hmotnosti hmotneacuteho bodu mFa
Ciacutel Ověřit II Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA akcelerometr LGA-BTA senzor polohy a pohybu MD-BTD souprava pro mechaniku VDS
Scheacutema
28
Postup 1 Senzor polohy a pohybu MD-BTD zapojiacuteme do konektoru DIG 1 LabQuestu Na voziacuteček
připojiacuteme vlaacutekno a na něj zavěsiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 10 g 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Pustiacuteme voziacuteček Zachytiacuteme jej těsně
před koncem voziacutečkoveacute draacutehy Měřiacuteme zrychleniacute a pohybu voziacutečku 5 Měřeniacute opakujeme se zaacutevažiacutem 20 g 6 Porovnaacuteme oba grafy
a) Jak se voziacuteček pohybuje (druh pohybu) b) Jakyacute maacute vliv velikost siacutely F na zrychleniacute a voziacutečku
7 Na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute (500 g) ndash viz fotografie vyacuteše 8 Zopakujeme měřeniacute v bodech 1 až 6 9 Zvaacutežiacuteme voziacuteček a určiacuteme zrychleniacute z Newtonova zaacutekona Porovnaacuteme hodnoty zrychleniacute
měřeniacutem a vyacutepočtem Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na voziacuteček připevni siloměr a akcelerometr Změř jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost
siacutely F Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Tahaacuteme za siloměr tam a zpět (voziacuteček se pohybuje) Sledujeme jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost siacutely F
2 Provedeme stejneacute měřeniacute ale na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 500 g Porovnaacuteme
obě měřeniacute 3 Určiacuteme směrnici přiacutemky funkce F = f (a) Porovnaacuteme s hmotnostiacute (tělesa) voziacutečku 4 Upevniacuteme hranol na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěsiacuteme na siloměr
Rozkmitaacuteme a měřiacuteme zaacutevislost F = f(a) Určiacuteme směrnici funkce
29
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
30
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa4 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
6 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
31
2
1
11
11
msmFa
kgmNF
2
2
22
22
msmFa
kgmNF
2
3
33
33
msmFa
kgmNF
2
4
44
44
msmFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem
7 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f (a) Určete směrnici přiacutemky
32
-5 -3 -1 1 3 5
siacutela (N)
zrychleniacute (ms-2)
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesa m = helliphelliphelliphelliphellip kg
33
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = 015 ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = 032 ms-2
34
O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = 007 ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
35
Velikost zrychleniacutehellipa4 = 016 ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
5 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
2ms015
670010
670010
1
11
11
mFa
kgmNF 2ms030
670020
670020
2
22
22
mFa
kgmNF
2ms0085
170110
170110
3
33
33
mFa
kgmNF 2ms017
170120
170120
4
44
44
mFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem - hodnoty zrychleniacute ziacuteskaneacute z grafů a vyacutepočtem jsou teacuteměř shodneacute
6 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f(a) Určete směrnici přiacutemky
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesahelliphellipm = 547 g
36
37
Dynamika 56 III NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Dvě tělesa na sebe navzaacutejem působiacute stejně velkyacutemi silami opačneacuteho směru 21 FF Tyto siacutely vznikajiacute a zanikajiacute současně
Ciacutel Ověřit III Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest dva siloměry DFS-BTA dva plošneacute siloměry FP-BTA
Scheacutema
38
Postup 1 Siloměry DFS-BTA zapojiacuteme do konektorů CH 1 a CH 2 LabQuestu Siloměry
přepneme na rozsah 0-50 N 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 30 s Frekvence 20 čteniacutes Senzory ndash
Obraacuteceně- CH 1 Siloměr Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Jeden siloměr držiacuteme (nebo upevniacuteme)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Druhou rukou střiacutedavě taacutehneme a uvolňujeme druhyacute siloměr kteryacute je zapojenyacute k prvniacutemu Měřiacuteme změnu sil po dobu 30 sekund
5 Vyhodnotiacuteme měřeniacute ndash velikost směr současnost sil F1 a F2 6 Mezi siloměry vlož provaacutezek (viz scheacutema) Změniacute se nějak vyacutesledek měřeniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na plošneacute siloměry namontujeme rukojeti Připojiacuteme je do konektorů CH 1 a CH 2
LabQuestu Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Dva studenti prostřednictviacutem těchto vah tlačiacute proti sobě ndash podobně jako bruslaři na obraacutezku (viz vyacuteše) Vyhodnotiacuteme měřeniacute
2 Pomociacute voziacutečkoveacute draacutehy a dvou siloměrů jeden upevněnyacute na jednom voziacutečku a druhyacute na druheacutem voziacutečku uskutečni naacuteraz (pružnaacute sraacutežka) voziacutečků se siloměry (viz niacuteže) Na siloměry upevni magnety Podobnyacute děj nastane při naacuterazu miacuteče na zeď (zem)
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
7
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 51 Draacuteha rychlost zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Grafy časovyacutech zaacutevislostiacute vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute
a) těleso kyacutevajiacuteciacute se na zaacutevěsu
b) těleso kmitajiacuteciacute na pružině
c) pohyb voziacutečku staacutelou rychlostiacute
8
d) padajiacuteciacute papiacuterovyacute taliacuteř
e) padajiacuteciacute miacuteč
f) chůze k senzoru a od senzoru
g) pohyb rukou
2 Zaacutevěr
9
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 51 Draacuteha rychlost zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Grafy časovyacutech zaacutevislostiacute vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute a) těleso kyacutevajiacuteciacute se na zaacutevěsu
b) těleso kmitajiacuteciacute na pružině
10
c) pohyb voziacutečku staacutelou rychlostiacute
d) padajiacuteciacute papiacuterovyacute taliacuteř
11
e) padajiacuteciacute miacuteč
f) chůze k senzoru a od senzoru
12
g) pohyb rukou
2 Zaacutevěr a) nerovnoměrně zrychlenyacute křivočaryacute pohyb b) nerovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb c) rovnoměrnyacute přiacutemočaryacute pohyb d) rovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb (volnyacute paacuted) e) rychlost tělesa se v diacuteky odporu prostřediacute ustaacuteliacute dřiacuteve na určiteacute konstantniacute hodnotě
než v přiacutepadě (e) f) rovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb (volnyacute paacuted) g) nerovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb h) nerovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb
Uvažujeme-li pohyb tělesa v přiacutepadech (f) a (g) pouze směrem k senzoru nebo jen od senzoru (bez změny směru pohybu) pak lze na uvedeneacute pohyby pohliacutežet jako na rovnoměrneacute přiacutemočareacute
13
Kinematika 52 VOLNYacute PAacuteD Fyzikaacutelniacute princip Volnyacute paacuted je zvlaacuteštniacute přiacutepad rovnoměrně zrychleneacuteho přiacutemočareacuteho pohybu ve vakuu s nulovou počaacutetečniacute rychlostiacute a s tiacutehovyacutem zrychleniacutem g = 981 mmiddots-2 Pro velikost okamžiteacute
rychlosti a pro draacutehu platiacute vztahy tgv 2
21 gts
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute volně padajiacuteciacuteho tělesa Pomůcky Program LoggerPro těleso deacutelkoveacute měřidlo digitaacutelniacute fotoaparaacutet
Scheacutema
14
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme volnyacute paacuted tělesa (viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafu y = f (t) kvadratickou funkci Z teacuteto funkce určiacuteme tiacutehoveacute zrychleniacute g
10 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Pomociacute deacutelky trvaacuteniacute jednoho sniacutemku videa (130 s) určete dobu volneacuteho paacutedu tělesa a
pomociacute měřiacutetka draacutehu a vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute 2 Nafilmuj volnyacute paacuted dvou stejně velkyacutech těles různyacutech hmotnostiacute např pingpongovyacute
miacuteček a stejně velkaacute ocelovaacute kulička Ktereacute těleso dopadne dřiacuteve na zem Co je přiacutečinou rozdiacutelu v pohybech těchto těles
15
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 52 Volnyacute paacuted Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Volnyacute paacutedčas (s)
x (m
) y
(m)
Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute je helliphelliphelliphellip ms-2
2 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Určete dobu trvaacuteniacute volneacuteho paacutedu tělesa a zjistěte draacutehu kterou urazilo Na zaacutekladě těchto uacutedajů vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute
t = helliphelliphellip s s = helliphelliphellip m
2t2sg g = helliphelliphelliphellip ms-2
16
17
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 52 Volnyacute paacuted Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute je 996 ms-2
18
2 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
Určete dobu trvaacuteniacute volneacuteho paacutedu tělesa a zjistěte draacutehu kterou urazilo Na zaacutekladě těchto uacutedajů vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute
čas y (m)
063333 000000 066667 -000316 070000 -001579 073333 -003473 076667 -007894 080000 -012631 083333 -018630 086667 -024946 090000 -033787 093333 -041997 096667 -051786 100000 -063470 103333 -075469 106667 -089994 110000 -103572 113333 -119992 116667 -137360
t = 116667 ndash 063333 = 053334 s s = 137360 m
2t2sg g = 966 ms-2
19
Kinematika 53 ROVNOMĚRNYacute POHYB PO KRUŽNICI
Fyzikaacutelniacute princip Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici je nejjednoduššiacute křivočaryacute pohyb Trajektoriiacute tohoto
pohybu je kružnice Pro velikost uacutehloveacute draacutehy platiacute vztah trs
Velikost rychlosti je
konstantniacute
(v = ωmiddotr) Pro velikost dostřediveacuteho zrychleniacute platiacute vztah rr
vad2
2
Ciacutel Proveacutest videoanalyacutezu rovnoměrneacuteho pohybu po kružnici Pomůcky Program Logger Pro video bdquokololdquo deacutelkoveacute měřidlo digitaacutelniacute fotoaparaacutet
Scheacutema
20
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme rovnoměrnyacute pohyb po kružnici (viz
scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na bdquokoleldquo si zvoliacuteme jeden bod (žlutaacute naacutelepka) a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod
vklaacutedaacuteme do tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do středu kola (osa otaacutečeniacute)
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka (1 sniacutemek) 1 m ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafu y = f (t) funkci sinus Z teacuteto funkce určiacuteme uacutehlovou rychlost ω Z niacute pak frekvenci a periodu
10 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete obvodovou rychlost 2 Z měřeniacute na kolotoči určete uacutehlovou rychlost kmitočet a periodu Daacutele pak dostřediveacute
zrychleniacute
21
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost -----
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
-----
Frekvence f
Perioda T
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad
22
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T -----
Uacutehlovaacute rychlost
Frekvence f
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad 3 Zaacutevěr
23
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost ----- parametr B 2296 radsndash1 Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- parametr A 0300 m
Frekvence f 2
f 0365 Hz
Perioda T fT 1 2740 s
Obvodovaacute rychlost v rv 0688 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 1581 msndash2
24
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T ----- 5 s
Uacutehlovaacute rychlost T
f 2 126 radsndash1
Frekvence f fT 1 02 Hz
Obvodovaacute rychlost v rv 166 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 210 msndash2 3 Zaacutevěr
Měřeniacutem a vyacutepočtem byly určeny přibližneacute hodnoty jednotlivyacutech veličin Kolo i kolotoč se po roztočeniacute trochu zpomalujiacute a jejich osa otaacutečeniacute neniacute ve staacuteleacute poloze Z ukaacutezaneacuteho grafu časoveacuteho průběhu zrychleniacute bodu na obvodu kolotoče vyplyacutevaacute že se zrychleniacute i při setrvačneacutem pohybu zmenšuje a pravidelně koliacutesaacute Zřejmě se kolotoč zcela neotaacutečiacute ve vodorovneacute rovině
25
Kinematika 54 RYCHLOST OTAacuteČENIacute KMITOČET
Fyzikaacutelniacute princip Velikost rychlosti hmotneacuteho bodu můžeme vyjaacutedřit pomociacute vztahu
Trfrrv
22 kde f je kmitočet (frekvence) pohybu T je oběžnaacute doba a r je
poloměr kružnice (trajektorie pohybu) Ciacutel Změřit kmitočet pohybu po kružnici Určit rychlost hmotneacuteho bodu Pomůcky LabQuest luxmetr LS-BTA senzor světla TILT-BTA otaacutečejiacuteciacute se těleso ndash ventilaacutetor vrtačkahellip
Scheacutema
Postup 1 Světelnyacute senzor TILT-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest
26
3 V menu Senzory ndash Zaacuteznam dat nastaviacuteme Režim Časovaacute zaacutekladna Frekvence 1 000 čteniacutes Trvaacuteniacute 01 s
4 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme senzor nad otaacutečejiacuteciacute se těleso (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu
6 Z grafu odečteme kmitočet pohybu Z poloměru kružnice a kmitočtu vypočiacutetaacuteme rychlost
pohybu hmotneacuteho bodu Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete uacutehlovou rychlost 2 Určete pro danyacute kmitočet počet otaacuteček za minutu 3 Zopakujte měřeniacute pro jineacute otaacutečiveacute pohyby
27
Dynamika 55 II NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Velikost zrychleniacute a hmotneacuteho bodu je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti vyacuteslednice sil F působiacuteciacutech na
hmotnyacute bod a nepřiacutemo uacuteměrnaacute hmotnosti hmotneacuteho bodu mFa
Ciacutel Ověřit II Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA akcelerometr LGA-BTA senzor polohy a pohybu MD-BTD souprava pro mechaniku VDS
Scheacutema
28
Postup 1 Senzor polohy a pohybu MD-BTD zapojiacuteme do konektoru DIG 1 LabQuestu Na voziacuteček
připojiacuteme vlaacutekno a na něj zavěsiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 10 g 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Pustiacuteme voziacuteček Zachytiacuteme jej těsně
před koncem voziacutečkoveacute draacutehy Měřiacuteme zrychleniacute a pohybu voziacutečku 5 Měřeniacute opakujeme se zaacutevažiacutem 20 g 6 Porovnaacuteme oba grafy
a) Jak se voziacuteček pohybuje (druh pohybu) b) Jakyacute maacute vliv velikost siacutely F na zrychleniacute a voziacutečku
7 Na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute (500 g) ndash viz fotografie vyacuteše 8 Zopakujeme měřeniacute v bodech 1 až 6 9 Zvaacutežiacuteme voziacuteček a určiacuteme zrychleniacute z Newtonova zaacutekona Porovnaacuteme hodnoty zrychleniacute
měřeniacutem a vyacutepočtem Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na voziacuteček připevni siloměr a akcelerometr Změř jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost
siacutely F Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Tahaacuteme za siloměr tam a zpět (voziacuteček se pohybuje) Sledujeme jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost siacutely F
2 Provedeme stejneacute měřeniacute ale na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 500 g Porovnaacuteme
obě měřeniacute 3 Určiacuteme směrnici přiacutemky funkce F = f (a) Porovnaacuteme s hmotnostiacute (tělesa) voziacutečku 4 Upevniacuteme hranol na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěsiacuteme na siloměr
Rozkmitaacuteme a měřiacuteme zaacutevislost F = f(a) Určiacuteme směrnici funkce
29
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
30
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa4 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
6 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
31
2
1
11
11
msmFa
kgmNF
2
2
22
22
msmFa
kgmNF
2
3
33
33
msmFa
kgmNF
2
4
44
44
msmFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem
7 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f (a) Určete směrnici přiacutemky
32
-5 -3 -1 1 3 5
siacutela (N)
zrychleniacute (ms-2)
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesa m = helliphelliphelliphelliphellip kg
33
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = 015 ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = 032 ms-2
34
O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = 007 ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
35
Velikost zrychleniacutehellipa4 = 016 ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
5 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
2ms015
670010
670010
1
11
11
mFa
kgmNF 2ms030
670020
670020
2
22
22
mFa
kgmNF
2ms0085
170110
170110
3
33
33
mFa
kgmNF 2ms017
170120
170120
4
44
44
mFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem - hodnoty zrychleniacute ziacuteskaneacute z grafů a vyacutepočtem jsou teacuteměř shodneacute
6 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f(a) Určete směrnici přiacutemky
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesahelliphellipm = 547 g
36
37
Dynamika 56 III NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Dvě tělesa na sebe navzaacutejem působiacute stejně velkyacutemi silami opačneacuteho směru 21 FF Tyto siacutely vznikajiacute a zanikajiacute současně
Ciacutel Ověřit III Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest dva siloměry DFS-BTA dva plošneacute siloměry FP-BTA
Scheacutema
38
Postup 1 Siloměry DFS-BTA zapojiacuteme do konektorů CH 1 a CH 2 LabQuestu Siloměry
přepneme na rozsah 0-50 N 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 30 s Frekvence 20 čteniacutes Senzory ndash
Obraacuteceně- CH 1 Siloměr Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Jeden siloměr držiacuteme (nebo upevniacuteme)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Druhou rukou střiacutedavě taacutehneme a uvolňujeme druhyacute siloměr kteryacute je zapojenyacute k prvniacutemu Měřiacuteme změnu sil po dobu 30 sekund
5 Vyhodnotiacuteme měřeniacute ndash velikost směr současnost sil F1 a F2 6 Mezi siloměry vlož provaacutezek (viz scheacutema) Změniacute se nějak vyacutesledek měřeniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na plošneacute siloměry namontujeme rukojeti Připojiacuteme je do konektorů CH 1 a CH 2
LabQuestu Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Dva studenti prostřednictviacutem těchto vah tlačiacute proti sobě ndash podobně jako bruslaři na obraacutezku (viz vyacuteše) Vyhodnotiacuteme měřeniacute
2 Pomociacute voziacutečkoveacute draacutehy a dvou siloměrů jeden upevněnyacute na jednom voziacutečku a druhyacute na druheacutem voziacutečku uskutečni naacuteraz (pružnaacute sraacutežka) voziacutečků se siloměry (viz niacuteže) Na siloměry upevni magnety Podobnyacute děj nastane při naacuterazu miacuteče na zeď (zem)
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
8
d) padajiacuteciacute papiacuterovyacute taliacuteř
e) padajiacuteciacute miacuteč
f) chůze k senzoru a od senzoru
g) pohyb rukou
2 Zaacutevěr
9
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 51 Draacuteha rychlost zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Grafy časovyacutech zaacutevislostiacute vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute a) těleso kyacutevajiacuteciacute se na zaacutevěsu
b) těleso kmitajiacuteciacute na pružině
10
c) pohyb voziacutečku staacutelou rychlostiacute
d) padajiacuteciacute papiacuterovyacute taliacuteř
11
e) padajiacuteciacute miacuteč
f) chůze k senzoru a od senzoru
12
g) pohyb rukou
2 Zaacutevěr a) nerovnoměrně zrychlenyacute křivočaryacute pohyb b) nerovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb c) rovnoměrnyacute přiacutemočaryacute pohyb d) rovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb (volnyacute paacuted) e) rychlost tělesa se v diacuteky odporu prostřediacute ustaacuteliacute dřiacuteve na určiteacute konstantniacute hodnotě
než v přiacutepadě (e) f) rovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb (volnyacute paacuted) g) nerovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb h) nerovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb
Uvažujeme-li pohyb tělesa v přiacutepadech (f) a (g) pouze směrem k senzoru nebo jen od senzoru (bez změny směru pohybu) pak lze na uvedeneacute pohyby pohliacutežet jako na rovnoměrneacute přiacutemočareacute
13
Kinematika 52 VOLNYacute PAacuteD Fyzikaacutelniacute princip Volnyacute paacuted je zvlaacuteštniacute přiacutepad rovnoměrně zrychleneacuteho přiacutemočareacuteho pohybu ve vakuu s nulovou počaacutetečniacute rychlostiacute a s tiacutehovyacutem zrychleniacutem g = 981 mmiddots-2 Pro velikost okamžiteacute
rychlosti a pro draacutehu platiacute vztahy tgv 2
21 gts
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute volně padajiacuteciacuteho tělesa Pomůcky Program LoggerPro těleso deacutelkoveacute měřidlo digitaacutelniacute fotoaparaacutet
Scheacutema
14
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme volnyacute paacuted tělesa (viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafu y = f (t) kvadratickou funkci Z teacuteto funkce určiacuteme tiacutehoveacute zrychleniacute g
10 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Pomociacute deacutelky trvaacuteniacute jednoho sniacutemku videa (130 s) určete dobu volneacuteho paacutedu tělesa a
pomociacute měřiacutetka draacutehu a vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute 2 Nafilmuj volnyacute paacuted dvou stejně velkyacutech těles různyacutech hmotnostiacute např pingpongovyacute
miacuteček a stejně velkaacute ocelovaacute kulička Ktereacute těleso dopadne dřiacuteve na zem Co je přiacutečinou rozdiacutelu v pohybech těchto těles
15
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 52 Volnyacute paacuted Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Volnyacute paacutedčas (s)
x (m
) y
(m)
Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute je helliphelliphelliphellip ms-2
2 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Určete dobu trvaacuteniacute volneacuteho paacutedu tělesa a zjistěte draacutehu kterou urazilo Na zaacutekladě těchto uacutedajů vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute
t = helliphelliphellip s s = helliphelliphellip m
2t2sg g = helliphelliphelliphellip ms-2
16
17
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 52 Volnyacute paacuted Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute je 996 ms-2
18
2 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
Určete dobu trvaacuteniacute volneacuteho paacutedu tělesa a zjistěte draacutehu kterou urazilo Na zaacutekladě těchto uacutedajů vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute
čas y (m)
063333 000000 066667 -000316 070000 -001579 073333 -003473 076667 -007894 080000 -012631 083333 -018630 086667 -024946 090000 -033787 093333 -041997 096667 -051786 100000 -063470 103333 -075469 106667 -089994 110000 -103572 113333 -119992 116667 -137360
t = 116667 ndash 063333 = 053334 s s = 137360 m
2t2sg g = 966 ms-2
19
Kinematika 53 ROVNOMĚRNYacute POHYB PO KRUŽNICI
Fyzikaacutelniacute princip Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici je nejjednoduššiacute křivočaryacute pohyb Trajektoriiacute tohoto
pohybu je kružnice Pro velikost uacutehloveacute draacutehy platiacute vztah trs
Velikost rychlosti je
konstantniacute
(v = ωmiddotr) Pro velikost dostřediveacuteho zrychleniacute platiacute vztah rr
vad2
2
Ciacutel Proveacutest videoanalyacutezu rovnoměrneacuteho pohybu po kružnici Pomůcky Program Logger Pro video bdquokololdquo deacutelkoveacute měřidlo digitaacutelniacute fotoaparaacutet
Scheacutema
20
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme rovnoměrnyacute pohyb po kružnici (viz
scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na bdquokoleldquo si zvoliacuteme jeden bod (žlutaacute naacutelepka) a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod
vklaacutedaacuteme do tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do středu kola (osa otaacutečeniacute)
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka (1 sniacutemek) 1 m ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafu y = f (t) funkci sinus Z teacuteto funkce určiacuteme uacutehlovou rychlost ω Z niacute pak frekvenci a periodu
10 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete obvodovou rychlost 2 Z měřeniacute na kolotoči určete uacutehlovou rychlost kmitočet a periodu Daacutele pak dostřediveacute
zrychleniacute
21
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost -----
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
-----
Frekvence f
Perioda T
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad
22
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T -----
Uacutehlovaacute rychlost
Frekvence f
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad 3 Zaacutevěr
23
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost ----- parametr B 2296 radsndash1 Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- parametr A 0300 m
Frekvence f 2
f 0365 Hz
Perioda T fT 1 2740 s
Obvodovaacute rychlost v rv 0688 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 1581 msndash2
24
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T ----- 5 s
Uacutehlovaacute rychlost T
f 2 126 radsndash1
Frekvence f fT 1 02 Hz
Obvodovaacute rychlost v rv 166 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 210 msndash2 3 Zaacutevěr
Měřeniacutem a vyacutepočtem byly určeny přibližneacute hodnoty jednotlivyacutech veličin Kolo i kolotoč se po roztočeniacute trochu zpomalujiacute a jejich osa otaacutečeniacute neniacute ve staacuteleacute poloze Z ukaacutezaneacuteho grafu časoveacuteho průběhu zrychleniacute bodu na obvodu kolotoče vyplyacutevaacute že se zrychleniacute i při setrvačneacutem pohybu zmenšuje a pravidelně koliacutesaacute Zřejmě se kolotoč zcela neotaacutečiacute ve vodorovneacute rovině
25
Kinematika 54 RYCHLOST OTAacuteČENIacute KMITOČET
Fyzikaacutelniacute princip Velikost rychlosti hmotneacuteho bodu můžeme vyjaacutedřit pomociacute vztahu
Trfrrv
22 kde f je kmitočet (frekvence) pohybu T je oběžnaacute doba a r je
poloměr kružnice (trajektorie pohybu) Ciacutel Změřit kmitočet pohybu po kružnici Určit rychlost hmotneacuteho bodu Pomůcky LabQuest luxmetr LS-BTA senzor světla TILT-BTA otaacutečejiacuteciacute se těleso ndash ventilaacutetor vrtačkahellip
Scheacutema
Postup 1 Světelnyacute senzor TILT-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest
26
3 V menu Senzory ndash Zaacuteznam dat nastaviacuteme Režim Časovaacute zaacutekladna Frekvence 1 000 čteniacutes Trvaacuteniacute 01 s
4 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme senzor nad otaacutečejiacuteciacute se těleso (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu
6 Z grafu odečteme kmitočet pohybu Z poloměru kružnice a kmitočtu vypočiacutetaacuteme rychlost
pohybu hmotneacuteho bodu Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete uacutehlovou rychlost 2 Určete pro danyacute kmitočet počet otaacuteček za minutu 3 Zopakujte měřeniacute pro jineacute otaacutečiveacute pohyby
27
Dynamika 55 II NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Velikost zrychleniacute a hmotneacuteho bodu je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti vyacuteslednice sil F působiacuteciacutech na
hmotnyacute bod a nepřiacutemo uacuteměrnaacute hmotnosti hmotneacuteho bodu mFa
Ciacutel Ověřit II Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA akcelerometr LGA-BTA senzor polohy a pohybu MD-BTD souprava pro mechaniku VDS
Scheacutema
28
Postup 1 Senzor polohy a pohybu MD-BTD zapojiacuteme do konektoru DIG 1 LabQuestu Na voziacuteček
připojiacuteme vlaacutekno a na něj zavěsiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 10 g 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Pustiacuteme voziacuteček Zachytiacuteme jej těsně
před koncem voziacutečkoveacute draacutehy Měřiacuteme zrychleniacute a pohybu voziacutečku 5 Měřeniacute opakujeme se zaacutevažiacutem 20 g 6 Porovnaacuteme oba grafy
a) Jak se voziacuteček pohybuje (druh pohybu) b) Jakyacute maacute vliv velikost siacutely F na zrychleniacute a voziacutečku
7 Na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute (500 g) ndash viz fotografie vyacuteše 8 Zopakujeme měřeniacute v bodech 1 až 6 9 Zvaacutežiacuteme voziacuteček a určiacuteme zrychleniacute z Newtonova zaacutekona Porovnaacuteme hodnoty zrychleniacute
měřeniacutem a vyacutepočtem Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na voziacuteček připevni siloměr a akcelerometr Změř jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost
siacutely F Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Tahaacuteme za siloměr tam a zpět (voziacuteček se pohybuje) Sledujeme jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost siacutely F
2 Provedeme stejneacute měřeniacute ale na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 500 g Porovnaacuteme
obě měřeniacute 3 Určiacuteme směrnici přiacutemky funkce F = f (a) Porovnaacuteme s hmotnostiacute (tělesa) voziacutečku 4 Upevniacuteme hranol na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěsiacuteme na siloměr
Rozkmitaacuteme a měřiacuteme zaacutevislost F = f(a) Určiacuteme směrnici funkce
29
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
30
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa4 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
6 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
31
2
1
11
11
msmFa
kgmNF
2
2
22
22
msmFa
kgmNF
2
3
33
33
msmFa
kgmNF
2
4
44
44
msmFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem
7 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f (a) Určete směrnici přiacutemky
32
-5 -3 -1 1 3 5
siacutela (N)
zrychleniacute (ms-2)
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesa m = helliphelliphelliphelliphellip kg
33
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = 015 ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = 032 ms-2
34
O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = 007 ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
35
Velikost zrychleniacutehellipa4 = 016 ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
5 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
2ms015
670010
670010
1
11
11
mFa
kgmNF 2ms030
670020
670020
2
22
22
mFa
kgmNF
2ms0085
170110
170110
3
33
33
mFa
kgmNF 2ms017
170120
170120
4
44
44
mFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem - hodnoty zrychleniacute ziacuteskaneacute z grafů a vyacutepočtem jsou teacuteměř shodneacute
6 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f(a) Určete směrnici přiacutemky
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesahelliphellipm = 547 g
36
37
Dynamika 56 III NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Dvě tělesa na sebe navzaacutejem působiacute stejně velkyacutemi silami opačneacuteho směru 21 FF Tyto siacutely vznikajiacute a zanikajiacute současně
Ciacutel Ověřit III Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest dva siloměry DFS-BTA dva plošneacute siloměry FP-BTA
Scheacutema
38
Postup 1 Siloměry DFS-BTA zapojiacuteme do konektorů CH 1 a CH 2 LabQuestu Siloměry
přepneme na rozsah 0-50 N 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 30 s Frekvence 20 čteniacutes Senzory ndash
Obraacuteceně- CH 1 Siloměr Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Jeden siloměr držiacuteme (nebo upevniacuteme)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Druhou rukou střiacutedavě taacutehneme a uvolňujeme druhyacute siloměr kteryacute je zapojenyacute k prvniacutemu Měřiacuteme změnu sil po dobu 30 sekund
5 Vyhodnotiacuteme měřeniacute ndash velikost směr současnost sil F1 a F2 6 Mezi siloměry vlož provaacutezek (viz scheacutema) Změniacute se nějak vyacutesledek měřeniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na plošneacute siloměry namontujeme rukojeti Připojiacuteme je do konektorů CH 1 a CH 2
LabQuestu Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Dva studenti prostřednictviacutem těchto vah tlačiacute proti sobě ndash podobně jako bruslaři na obraacutezku (viz vyacuteše) Vyhodnotiacuteme měřeniacute
2 Pomociacute voziacutečkoveacute draacutehy a dvou siloměrů jeden upevněnyacute na jednom voziacutečku a druhyacute na druheacutem voziacutečku uskutečni naacuteraz (pružnaacute sraacutežka) voziacutečků se siloměry (viz niacuteže) Na siloměry upevni magnety Podobnyacute děj nastane při naacuterazu miacuteče na zeď (zem)
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
9
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 51 Draacuteha rychlost zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Grafy časovyacutech zaacutevislostiacute vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute a) těleso kyacutevajiacuteciacute se na zaacutevěsu
b) těleso kmitajiacuteciacute na pružině
10
c) pohyb voziacutečku staacutelou rychlostiacute
d) padajiacuteciacute papiacuterovyacute taliacuteř
11
e) padajiacuteciacute miacuteč
f) chůze k senzoru a od senzoru
12
g) pohyb rukou
2 Zaacutevěr a) nerovnoměrně zrychlenyacute křivočaryacute pohyb b) nerovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb c) rovnoměrnyacute přiacutemočaryacute pohyb d) rovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb (volnyacute paacuted) e) rychlost tělesa se v diacuteky odporu prostřediacute ustaacuteliacute dřiacuteve na určiteacute konstantniacute hodnotě
než v přiacutepadě (e) f) rovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb (volnyacute paacuted) g) nerovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb h) nerovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb
Uvažujeme-li pohyb tělesa v přiacutepadech (f) a (g) pouze směrem k senzoru nebo jen od senzoru (bez změny směru pohybu) pak lze na uvedeneacute pohyby pohliacutežet jako na rovnoměrneacute přiacutemočareacute
13
Kinematika 52 VOLNYacute PAacuteD Fyzikaacutelniacute princip Volnyacute paacuted je zvlaacuteštniacute přiacutepad rovnoměrně zrychleneacuteho přiacutemočareacuteho pohybu ve vakuu s nulovou počaacutetečniacute rychlostiacute a s tiacutehovyacutem zrychleniacutem g = 981 mmiddots-2 Pro velikost okamžiteacute
rychlosti a pro draacutehu platiacute vztahy tgv 2
21 gts
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute volně padajiacuteciacuteho tělesa Pomůcky Program LoggerPro těleso deacutelkoveacute měřidlo digitaacutelniacute fotoaparaacutet
Scheacutema
14
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme volnyacute paacuted tělesa (viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafu y = f (t) kvadratickou funkci Z teacuteto funkce určiacuteme tiacutehoveacute zrychleniacute g
10 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Pomociacute deacutelky trvaacuteniacute jednoho sniacutemku videa (130 s) určete dobu volneacuteho paacutedu tělesa a
pomociacute měřiacutetka draacutehu a vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute 2 Nafilmuj volnyacute paacuted dvou stejně velkyacutech těles různyacutech hmotnostiacute např pingpongovyacute
miacuteček a stejně velkaacute ocelovaacute kulička Ktereacute těleso dopadne dřiacuteve na zem Co je přiacutečinou rozdiacutelu v pohybech těchto těles
15
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 52 Volnyacute paacuted Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Volnyacute paacutedčas (s)
x (m
) y
(m)
Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute je helliphelliphelliphellip ms-2
2 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Určete dobu trvaacuteniacute volneacuteho paacutedu tělesa a zjistěte draacutehu kterou urazilo Na zaacutekladě těchto uacutedajů vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute
t = helliphelliphellip s s = helliphelliphellip m
2t2sg g = helliphelliphelliphellip ms-2
16
17
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 52 Volnyacute paacuted Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute je 996 ms-2
18
2 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
Určete dobu trvaacuteniacute volneacuteho paacutedu tělesa a zjistěte draacutehu kterou urazilo Na zaacutekladě těchto uacutedajů vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute
čas y (m)
063333 000000 066667 -000316 070000 -001579 073333 -003473 076667 -007894 080000 -012631 083333 -018630 086667 -024946 090000 -033787 093333 -041997 096667 -051786 100000 -063470 103333 -075469 106667 -089994 110000 -103572 113333 -119992 116667 -137360
t = 116667 ndash 063333 = 053334 s s = 137360 m
2t2sg g = 966 ms-2
19
Kinematika 53 ROVNOMĚRNYacute POHYB PO KRUŽNICI
Fyzikaacutelniacute princip Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici je nejjednoduššiacute křivočaryacute pohyb Trajektoriiacute tohoto
pohybu je kružnice Pro velikost uacutehloveacute draacutehy platiacute vztah trs
Velikost rychlosti je
konstantniacute
(v = ωmiddotr) Pro velikost dostřediveacuteho zrychleniacute platiacute vztah rr
vad2
2
Ciacutel Proveacutest videoanalyacutezu rovnoměrneacuteho pohybu po kružnici Pomůcky Program Logger Pro video bdquokololdquo deacutelkoveacute měřidlo digitaacutelniacute fotoaparaacutet
Scheacutema
20
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme rovnoměrnyacute pohyb po kružnici (viz
scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na bdquokoleldquo si zvoliacuteme jeden bod (žlutaacute naacutelepka) a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod
vklaacutedaacuteme do tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do středu kola (osa otaacutečeniacute)
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka (1 sniacutemek) 1 m ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafu y = f (t) funkci sinus Z teacuteto funkce určiacuteme uacutehlovou rychlost ω Z niacute pak frekvenci a periodu
10 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete obvodovou rychlost 2 Z měřeniacute na kolotoči určete uacutehlovou rychlost kmitočet a periodu Daacutele pak dostřediveacute
zrychleniacute
21
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost -----
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
-----
Frekvence f
Perioda T
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad
22
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T -----
Uacutehlovaacute rychlost
Frekvence f
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad 3 Zaacutevěr
23
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost ----- parametr B 2296 radsndash1 Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- parametr A 0300 m
Frekvence f 2
f 0365 Hz
Perioda T fT 1 2740 s
Obvodovaacute rychlost v rv 0688 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 1581 msndash2
24
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T ----- 5 s
Uacutehlovaacute rychlost T
f 2 126 radsndash1
Frekvence f fT 1 02 Hz
Obvodovaacute rychlost v rv 166 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 210 msndash2 3 Zaacutevěr
Měřeniacutem a vyacutepočtem byly určeny přibližneacute hodnoty jednotlivyacutech veličin Kolo i kolotoč se po roztočeniacute trochu zpomalujiacute a jejich osa otaacutečeniacute neniacute ve staacuteleacute poloze Z ukaacutezaneacuteho grafu časoveacuteho průběhu zrychleniacute bodu na obvodu kolotoče vyplyacutevaacute že se zrychleniacute i při setrvačneacutem pohybu zmenšuje a pravidelně koliacutesaacute Zřejmě se kolotoč zcela neotaacutečiacute ve vodorovneacute rovině
25
Kinematika 54 RYCHLOST OTAacuteČENIacute KMITOČET
Fyzikaacutelniacute princip Velikost rychlosti hmotneacuteho bodu můžeme vyjaacutedřit pomociacute vztahu
Trfrrv
22 kde f je kmitočet (frekvence) pohybu T je oběžnaacute doba a r je
poloměr kružnice (trajektorie pohybu) Ciacutel Změřit kmitočet pohybu po kružnici Určit rychlost hmotneacuteho bodu Pomůcky LabQuest luxmetr LS-BTA senzor světla TILT-BTA otaacutečejiacuteciacute se těleso ndash ventilaacutetor vrtačkahellip
Scheacutema
Postup 1 Světelnyacute senzor TILT-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest
26
3 V menu Senzory ndash Zaacuteznam dat nastaviacuteme Režim Časovaacute zaacutekladna Frekvence 1 000 čteniacutes Trvaacuteniacute 01 s
4 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme senzor nad otaacutečejiacuteciacute se těleso (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu
6 Z grafu odečteme kmitočet pohybu Z poloměru kružnice a kmitočtu vypočiacutetaacuteme rychlost
pohybu hmotneacuteho bodu Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete uacutehlovou rychlost 2 Určete pro danyacute kmitočet počet otaacuteček za minutu 3 Zopakujte měřeniacute pro jineacute otaacutečiveacute pohyby
27
Dynamika 55 II NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Velikost zrychleniacute a hmotneacuteho bodu je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti vyacuteslednice sil F působiacuteciacutech na
hmotnyacute bod a nepřiacutemo uacuteměrnaacute hmotnosti hmotneacuteho bodu mFa
Ciacutel Ověřit II Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA akcelerometr LGA-BTA senzor polohy a pohybu MD-BTD souprava pro mechaniku VDS
Scheacutema
28
Postup 1 Senzor polohy a pohybu MD-BTD zapojiacuteme do konektoru DIG 1 LabQuestu Na voziacuteček
připojiacuteme vlaacutekno a na něj zavěsiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 10 g 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Pustiacuteme voziacuteček Zachytiacuteme jej těsně
před koncem voziacutečkoveacute draacutehy Měřiacuteme zrychleniacute a pohybu voziacutečku 5 Měřeniacute opakujeme se zaacutevažiacutem 20 g 6 Porovnaacuteme oba grafy
a) Jak se voziacuteček pohybuje (druh pohybu) b) Jakyacute maacute vliv velikost siacutely F na zrychleniacute a voziacutečku
7 Na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute (500 g) ndash viz fotografie vyacuteše 8 Zopakujeme měřeniacute v bodech 1 až 6 9 Zvaacutežiacuteme voziacuteček a určiacuteme zrychleniacute z Newtonova zaacutekona Porovnaacuteme hodnoty zrychleniacute
měřeniacutem a vyacutepočtem Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na voziacuteček připevni siloměr a akcelerometr Změř jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost
siacutely F Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Tahaacuteme za siloměr tam a zpět (voziacuteček se pohybuje) Sledujeme jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost siacutely F
2 Provedeme stejneacute měřeniacute ale na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 500 g Porovnaacuteme
obě měřeniacute 3 Určiacuteme směrnici přiacutemky funkce F = f (a) Porovnaacuteme s hmotnostiacute (tělesa) voziacutečku 4 Upevniacuteme hranol na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěsiacuteme na siloměr
Rozkmitaacuteme a měřiacuteme zaacutevislost F = f(a) Určiacuteme směrnici funkce
29
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
30
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa4 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
6 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
31
2
1
11
11
msmFa
kgmNF
2
2
22
22
msmFa
kgmNF
2
3
33
33
msmFa
kgmNF
2
4
44
44
msmFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem
7 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f (a) Určete směrnici přiacutemky
32
-5 -3 -1 1 3 5
siacutela (N)
zrychleniacute (ms-2)
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesa m = helliphelliphelliphelliphellip kg
33
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = 015 ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = 032 ms-2
34
O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = 007 ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
35
Velikost zrychleniacutehellipa4 = 016 ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
5 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
2ms015
670010
670010
1
11
11
mFa
kgmNF 2ms030
670020
670020
2
22
22
mFa
kgmNF
2ms0085
170110
170110
3
33
33
mFa
kgmNF 2ms017
170120
170120
4
44
44
mFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem - hodnoty zrychleniacute ziacuteskaneacute z grafů a vyacutepočtem jsou teacuteměř shodneacute
6 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f(a) Určete směrnici přiacutemky
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesahelliphellipm = 547 g
36
37
Dynamika 56 III NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Dvě tělesa na sebe navzaacutejem působiacute stejně velkyacutemi silami opačneacuteho směru 21 FF Tyto siacutely vznikajiacute a zanikajiacute současně
Ciacutel Ověřit III Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest dva siloměry DFS-BTA dva plošneacute siloměry FP-BTA
Scheacutema
38
Postup 1 Siloměry DFS-BTA zapojiacuteme do konektorů CH 1 a CH 2 LabQuestu Siloměry
přepneme na rozsah 0-50 N 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 30 s Frekvence 20 čteniacutes Senzory ndash
Obraacuteceně- CH 1 Siloměr Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Jeden siloměr držiacuteme (nebo upevniacuteme)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Druhou rukou střiacutedavě taacutehneme a uvolňujeme druhyacute siloměr kteryacute je zapojenyacute k prvniacutemu Měřiacuteme změnu sil po dobu 30 sekund
5 Vyhodnotiacuteme měřeniacute ndash velikost směr současnost sil F1 a F2 6 Mezi siloměry vlož provaacutezek (viz scheacutema) Změniacute se nějak vyacutesledek měřeniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na plošneacute siloměry namontujeme rukojeti Připojiacuteme je do konektorů CH 1 a CH 2
LabQuestu Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Dva studenti prostřednictviacutem těchto vah tlačiacute proti sobě ndash podobně jako bruslaři na obraacutezku (viz vyacuteše) Vyhodnotiacuteme měřeniacute
2 Pomociacute voziacutečkoveacute draacutehy a dvou siloměrů jeden upevněnyacute na jednom voziacutečku a druhyacute na druheacutem voziacutečku uskutečni naacuteraz (pružnaacute sraacutežka) voziacutečků se siloměry (viz niacuteže) Na siloměry upevni magnety Podobnyacute děj nastane při naacuterazu miacuteče na zeď (zem)
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
10
c) pohyb voziacutečku staacutelou rychlostiacute
d) padajiacuteciacute papiacuterovyacute taliacuteř
11
e) padajiacuteciacute miacuteč
f) chůze k senzoru a od senzoru
12
g) pohyb rukou
2 Zaacutevěr a) nerovnoměrně zrychlenyacute křivočaryacute pohyb b) nerovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb c) rovnoměrnyacute přiacutemočaryacute pohyb d) rovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb (volnyacute paacuted) e) rychlost tělesa se v diacuteky odporu prostřediacute ustaacuteliacute dřiacuteve na určiteacute konstantniacute hodnotě
než v přiacutepadě (e) f) rovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb (volnyacute paacuted) g) nerovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb h) nerovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb
Uvažujeme-li pohyb tělesa v přiacutepadech (f) a (g) pouze směrem k senzoru nebo jen od senzoru (bez změny směru pohybu) pak lze na uvedeneacute pohyby pohliacutežet jako na rovnoměrneacute přiacutemočareacute
13
Kinematika 52 VOLNYacute PAacuteD Fyzikaacutelniacute princip Volnyacute paacuted je zvlaacuteštniacute přiacutepad rovnoměrně zrychleneacuteho přiacutemočareacuteho pohybu ve vakuu s nulovou počaacutetečniacute rychlostiacute a s tiacutehovyacutem zrychleniacutem g = 981 mmiddots-2 Pro velikost okamžiteacute
rychlosti a pro draacutehu platiacute vztahy tgv 2
21 gts
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute volně padajiacuteciacuteho tělesa Pomůcky Program LoggerPro těleso deacutelkoveacute měřidlo digitaacutelniacute fotoaparaacutet
Scheacutema
14
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme volnyacute paacuted tělesa (viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafu y = f (t) kvadratickou funkci Z teacuteto funkce určiacuteme tiacutehoveacute zrychleniacute g
10 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Pomociacute deacutelky trvaacuteniacute jednoho sniacutemku videa (130 s) určete dobu volneacuteho paacutedu tělesa a
pomociacute měřiacutetka draacutehu a vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute 2 Nafilmuj volnyacute paacuted dvou stejně velkyacutech těles různyacutech hmotnostiacute např pingpongovyacute
miacuteček a stejně velkaacute ocelovaacute kulička Ktereacute těleso dopadne dřiacuteve na zem Co je přiacutečinou rozdiacutelu v pohybech těchto těles
15
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 52 Volnyacute paacuted Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Volnyacute paacutedčas (s)
x (m
) y
(m)
Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute je helliphelliphelliphellip ms-2
2 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Určete dobu trvaacuteniacute volneacuteho paacutedu tělesa a zjistěte draacutehu kterou urazilo Na zaacutekladě těchto uacutedajů vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute
t = helliphelliphellip s s = helliphelliphellip m
2t2sg g = helliphelliphelliphellip ms-2
16
17
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 52 Volnyacute paacuted Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute je 996 ms-2
18
2 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
Určete dobu trvaacuteniacute volneacuteho paacutedu tělesa a zjistěte draacutehu kterou urazilo Na zaacutekladě těchto uacutedajů vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute
čas y (m)
063333 000000 066667 -000316 070000 -001579 073333 -003473 076667 -007894 080000 -012631 083333 -018630 086667 -024946 090000 -033787 093333 -041997 096667 -051786 100000 -063470 103333 -075469 106667 -089994 110000 -103572 113333 -119992 116667 -137360
t = 116667 ndash 063333 = 053334 s s = 137360 m
2t2sg g = 966 ms-2
19
Kinematika 53 ROVNOMĚRNYacute POHYB PO KRUŽNICI
Fyzikaacutelniacute princip Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici je nejjednoduššiacute křivočaryacute pohyb Trajektoriiacute tohoto
pohybu je kružnice Pro velikost uacutehloveacute draacutehy platiacute vztah trs
Velikost rychlosti je
konstantniacute
(v = ωmiddotr) Pro velikost dostřediveacuteho zrychleniacute platiacute vztah rr
vad2
2
Ciacutel Proveacutest videoanalyacutezu rovnoměrneacuteho pohybu po kružnici Pomůcky Program Logger Pro video bdquokololdquo deacutelkoveacute měřidlo digitaacutelniacute fotoaparaacutet
Scheacutema
20
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme rovnoměrnyacute pohyb po kružnici (viz
scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na bdquokoleldquo si zvoliacuteme jeden bod (žlutaacute naacutelepka) a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod
vklaacutedaacuteme do tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do středu kola (osa otaacutečeniacute)
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka (1 sniacutemek) 1 m ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafu y = f (t) funkci sinus Z teacuteto funkce určiacuteme uacutehlovou rychlost ω Z niacute pak frekvenci a periodu
10 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete obvodovou rychlost 2 Z měřeniacute na kolotoči určete uacutehlovou rychlost kmitočet a periodu Daacutele pak dostřediveacute
zrychleniacute
21
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost -----
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
-----
Frekvence f
Perioda T
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad
22
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T -----
Uacutehlovaacute rychlost
Frekvence f
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad 3 Zaacutevěr
23
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost ----- parametr B 2296 radsndash1 Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- parametr A 0300 m
Frekvence f 2
f 0365 Hz
Perioda T fT 1 2740 s
Obvodovaacute rychlost v rv 0688 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 1581 msndash2
24
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T ----- 5 s
Uacutehlovaacute rychlost T
f 2 126 radsndash1
Frekvence f fT 1 02 Hz
Obvodovaacute rychlost v rv 166 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 210 msndash2 3 Zaacutevěr
Měřeniacutem a vyacutepočtem byly určeny přibližneacute hodnoty jednotlivyacutech veličin Kolo i kolotoč se po roztočeniacute trochu zpomalujiacute a jejich osa otaacutečeniacute neniacute ve staacuteleacute poloze Z ukaacutezaneacuteho grafu časoveacuteho průběhu zrychleniacute bodu na obvodu kolotoče vyplyacutevaacute že se zrychleniacute i při setrvačneacutem pohybu zmenšuje a pravidelně koliacutesaacute Zřejmě se kolotoč zcela neotaacutečiacute ve vodorovneacute rovině
25
Kinematika 54 RYCHLOST OTAacuteČENIacute KMITOČET
Fyzikaacutelniacute princip Velikost rychlosti hmotneacuteho bodu můžeme vyjaacutedřit pomociacute vztahu
Trfrrv
22 kde f je kmitočet (frekvence) pohybu T je oběžnaacute doba a r je
poloměr kružnice (trajektorie pohybu) Ciacutel Změřit kmitočet pohybu po kružnici Určit rychlost hmotneacuteho bodu Pomůcky LabQuest luxmetr LS-BTA senzor světla TILT-BTA otaacutečejiacuteciacute se těleso ndash ventilaacutetor vrtačkahellip
Scheacutema
Postup 1 Světelnyacute senzor TILT-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest
26
3 V menu Senzory ndash Zaacuteznam dat nastaviacuteme Režim Časovaacute zaacutekladna Frekvence 1 000 čteniacutes Trvaacuteniacute 01 s
4 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme senzor nad otaacutečejiacuteciacute se těleso (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu
6 Z grafu odečteme kmitočet pohybu Z poloměru kružnice a kmitočtu vypočiacutetaacuteme rychlost
pohybu hmotneacuteho bodu Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete uacutehlovou rychlost 2 Určete pro danyacute kmitočet počet otaacuteček za minutu 3 Zopakujte měřeniacute pro jineacute otaacutečiveacute pohyby
27
Dynamika 55 II NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Velikost zrychleniacute a hmotneacuteho bodu je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti vyacuteslednice sil F působiacuteciacutech na
hmotnyacute bod a nepřiacutemo uacuteměrnaacute hmotnosti hmotneacuteho bodu mFa
Ciacutel Ověřit II Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA akcelerometr LGA-BTA senzor polohy a pohybu MD-BTD souprava pro mechaniku VDS
Scheacutema
28
Postup 1 Senzor polohy a pohybu MD-BTD zapojiacuteme do konektoru DIG 1 LabQuestu Na voziacuteček
připojiacuteme vlaacutekno a na něj zavěsiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 10 g 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Pustiacuteme voziacuteček Zachytiacuteme jej těsně
před koncem voziacutečkoveacute draacutehy Měřiacuteme zrychleniacute a pohybu voziacutečku 5 Měřeniacute opakujeme se zaacutevažiacutem 20 g 6 Porovnaacuteme oba grafy
a) Jak se voziacuteček pohybuje (druh pohybu) b) Jakyacute maacute vliv velikost siacutely F na zrychleniacute a voziacutečku
7 Na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute (500 g) ndash viz fotografie vyacuteše 8 Zopakujeme měřeniacute v bodech 1 až 6 9 Zvaacutežiacuteme voziacuteček a určiacuteme zrychleniacute z Newtonova zaacutekona Porovnaacuteme hodnoty zrychleniacute
měřeniacutem a vyacutepočtem Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na voziacuteček připevni siloměr a akcelerometr Změř jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost
siacutely F Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Tahaacuteme za siloměr tam a zpět (voziacuteček se pohybuje) Sledujeme jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost siacutely F
2 Provedeme stejneacute měřeniacute ale na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 500 g Porovnaacuteme
obě měřeniacute 3 Určiacuteme směrnici přiacutemky funkce F = f (a) Porovnaacuteme s hmotnostiacute (tělesa) voziacutečku 4 Upevniacuteme hranol na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěsiacuteme na siloměr
Rozkmitaacuteme a měřiacuteme zaacutevislost F = f(a) Určiacuteme směrnici funkce
29
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
30
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa4 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
6 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
31
2
1
11
11
msmFa
kgmNF
2
2
22
22
msmFa
kgmNF
2
3
33
33
msmFa
kgmNF
2
4
44
44
msmFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem
7 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f (a) Určete směrnici přiacutemky
32
-5 -3 -1 1 3 5
siacutela (N)
zrychleniacute (ms-2)
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesa m = helliphelliphelliphelliphellip kg
33
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = 015 ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = 032 ms-2
34
O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = 007 ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
35
Velikost zrychleniacutehellipa4 = 016 ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
5 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
2ms015
670010
670010
1
11
11
mFa
kgmNF 2ms030
670020
670020
2
22
22
mFa
kgmNF
2ms0085
170110
170110
3
33
33
mFa
kgmNF 2ms017
170120
170120
4
44
44
mFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem - hodnoty zrychleniacute ziacuteskaneacute z grafů a vyacutepočtem jsou teacuteměř shodneacute
6 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f(a) Určete směrnici přiacutemky
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesahelliphellipm = 547 g
36
37
Dynamika 56 III NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Dvě tělesa na sebe navzaacutejem působiacute stejně velkyacutemi silami opačneacuteho směru 21 FF Tyto siacutely vznikajiacute a zanikajiacute současně
Ciacutel Ověřit III Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest dva siloměry DFS-BTA dva plošneacute siloměry FP-BTA
Scheacutema
38
Postup 1 Siloměry DFS-BTA zapojiacuteme do konektorů CH 1 a CH 2 LabQuestu Siloměry
přepneme na rozsah 0-50 N 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 30 s Frekvence 20 čteniacutes Senzory ndash
Obraacuteceně- CH 1 Siloměr Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Jeden siloměr držiacuteme (nebo upevniacuteme)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Druhou rukou střiacutedavě taacutehneme a uvolňujeme druhyacute siloměr kteryacute je zapojenyacute k prvniacutemu Měřiacuteme změnu sil po dobu 30 sekund
5 Vyhodnotiacuteme měřeniacute ndash velikost směr současnost sil F1 a F2 6 Mezi siloměry vlož provaacutezek (viz scheacutema) Změniacute se nějak vyacutesledek měřeniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na plošneacute siloměry namontujeme rukojeti Připojiacuteme je do konektorů CH 1 a CH 2
LabQuestu Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Dva studenti prostřednictviacutem těchto vah tlačiacute proti sobě ndash podobně jako bruslaři na obraacutezku (viz vyacuteše) Vyhodnotiacuteme měřeniacute
2 Pomociacute voziacutečkoveacute draacutehy a dvou siloměrů jeden upevněnyacute na jednom voziacutečku a druhyacute na druheacutem voziacutečku uskutečni naacuteraz (pružnaacute sraacutežka) voziacutečků se siloměry (viz niacuteže) Na siloměry upevni magnety Podobnyacute děj nastane při naacuterazu miacuteče na zeď (zem)
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
11
e) padajiacuteciacute miacuteč
f) chůze k senzoru a od senzoru
12
g) pohyb rukou
2 Zaacutevěr a) nerovnoměrně zrychlenyacute křivočaryacute pohyb b) nerovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb c) rovnoměrnyacute přiacutemočaryacute pohyb d) rovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb (volnyacute paacuted) e) rychlost tělesa se v diacuteky odporu prostřediacute ustaacuteliacute dřiacuteve na určiteacute konstantniacute hodnotě
než v přiacutepadě (e) f) rovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb (volnyacute paacuted) g) nerovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb h) nerovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb
Uvažujeme-li pohyb tělesa v přiacutepadech (f) a (g) pouze směrem k senzoru nebo jen od senzoru (bez změny směru pohybu) pak lze na uvedeneacute pohyby pohliacutežet jako na rovnoměrneacute přiacutemočareacute
13
Kinematika 52 VOLNYacute PAacuteD Fyzikaacutelniacute princip Volnyacute paacuted je zvlaacuteštniacute přiacutepad rovnoměrně zrychleneacuteho přiacutemočareacuteho pohybu ve vakuu s nulovou počaacutetečniacute rychlostiacute a s tiacutehovyacutem zrychleniacutem g = 981 mmiddots-2 Pro velikost okamžiteacute
rychlosti a pro draacutehu platiacute vztahy tgv 2
21 gts
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute volně padajiacuteciacuteho tělesa Pomůcky Program LoggerPro těleso deacutelkoveacute měřidlo digitaacutelniacute fotoaparaacutet
Scheacutema
14
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme volnyacute paacuted tělesa (viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafu y = f (t) kvadratickou funkci Z teacuteto funkce určiacuteme tiacutehoveacute zrychleniacute g
10 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Pomociacute deacutelky trvaacuteniacute jednoho sniacutemku videa (130 s) určete dobu volneacuteho paacutedu tělesa a
pomociacute měřiacutetka draacutehu a vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute 2 Nafilmuj volnyacute paacuted dvou stejně velkyacutech těles různyacutech hmotnostiacute např pingpongovyacute
miacuteček a stejně velkaacute ocelovaacute kulička Ktereacute těleso dopadne dřiacuteve na zem Co je přiacutečinou rozdiacutelu v pohybech těchto těles
15
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 52 Volnyacute paacuted Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Volnyacute paacutedčas (s)
x (m
) y
(m)
Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute je helliphelliphelliphellip ms-2
2 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Určete dobu trvaacuteniacute volneacuteho paacutedu tělesa a zjistěte draacutehu kterou urazilo Na zaacutekladě těchto uacutedajů vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute
t = helliphelliphellip s s = helliphelliphellip m
2t2sg g = helliphelliphelliphellip ms-2
16
17
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 52 Volnyacute paacuted Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute je 996 ms-2
18
2 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
Určete dobu trvaacuteniacute volneacuteho paacutedu tělesa a zjistěte draacutehu kterou urazilo Na zaacutekladě těchto uacutedajů vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute
čas y (m)
063333 000000 066667 -000316 070000 -001579 073333 -003473 076667 -007894 080000 -012631 083333 -018630 086667 -024946 090000 -033787 093333 -041997 096667 -051786 100000 -063470 103333 -075469 106667 -089994 110000 -103572 113333 -119992 116667 -137360
t = 116667 ndash 063333 = 053334 s s = 137360 m
2t2sg g = 966 ms-2
19
Kinematika 53 ROVNOMĚRNYacute POHYB PO KRUŽNICI
Fyzikaacutelniacute princip Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici je nejjednoduššiacute křivočaryacute pohyb Trajektoriiacute tohoto
pohybu je kružnice Pro velikost uacutehloveacute draacutehy platiacute vztah trs
Velikost rychlosti je
konstantniacute
(v = ωmiddotr) Pro velikost dostřediveacuteho zrychleniacute platiacute vztah rr
vad2
2
Ciacutel Proveacutest videoanalyacutezu rovnoměrneacuteho pohybu po kružnici Pomůcky Program Logger Pro video bdquokololdquo deacutelkoveacute měřidlo digitaacutelniacute fotoaparaacutet
Scheacutema
20
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme rovnoměrnyacute pohyb po kružnici (viz
scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na bdquokoleldquo si zvoliacuteme jeden bod (žlutaacute naacutelepka) a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod
vklaacutedaacuteme do tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do středu kola (osa otaacutečeniacute)
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka (1 sniacutemek) 1 m ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafu y = f (t) funkci sinus Z teacuteto funkce určiacuteme uacutehlovou rychlost ω Z niacute pak frekvenci a periodu
10 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete obvodovou rychlost 2 Z měřeniacute na kolotoči určete uacutehlovou rychlost kmitočet a periodu Daacutele pak dostřediveacute
zrychleniacute
21
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost -----
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
-----
Frekvence f
Perioda T
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad
22
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T -----
Uacutehlovaacute rychlost
Frekvence f
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad 3 Zaacutevěr
23
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost ----- parametr B 2296 radsndash1 Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- parametr A 0300 m
Frekvence f 2
f 0365 Hz
Perioda T fT 1 2740 s
Obvodovaacute rychlost v rv 0688 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 1581 msndash2
24
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T ----- 5 s
Uacutehlovaacute rychlost T
f 2 126 radsndash1
Frekvence f fT 1 02 Hz
Obvodovaacute rychlost v rv 166 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 210 msndash2 3 Zaacutevěr
Měřeniacutem a vyacutepočtem byly určeny přibližneacute hodnoty jednotlivyacutech veličin Kolo i kolotoč se po roztočeniacute trochu zpomalujiacute a jejich osa otaacutečeniacute neniacute ve staacuteleacute poloze Z ukaacutezaneacuteho grafu časoveacuteho průběhu zrychleniacute bodu na obvodu kolotoče vyplyacutevaacute že se zrychleniacute i při setrvačneacutem pohybu zmenšuje a pravidelně koliacutesaacute Zřejmě se kolotoč zcela neotaacutečiacute ve vodorovneacute rovině
25
Kinematika 54 RYCHLOST OTAacuteČENIacute KMITOČET
Fyzikaacutelniacute princip Velikost rychlosti hmotneacuteho bodu můžeme vyjaacutedřit pomociacute vztahu
Trfrrv
22 kde f je kmitočet (frekvence) pohybu T je oběžnaacute doba a r je
poloměr kružnice (trajektorie pohybu) Ciacutel Změřit kmitočet pohybu po kružnici Určit rychlost hmotneacuteho bodu Pomůcky LabQuest luxmetr LS-BTA senzor světla TILT-BTA otaacutečejiacuteciacute se těleso ndash ventilaacutetor vrtačkahellip
Scheacutema
Postup 1 Světelnyacute senzor TILT-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest
26
3 V menu Senzory ndash Zaacuteznam dat nastaviacuteme Režim Časovaacute zaacutekladna Frekvence 1 000 čteniacutes Trvaacuteniacute 01 s
4 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme senzor nad otaacutečejiacuteciacute se těleso (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu
6 Z grafu odečteme kmitočet pohybu Z poloměru kružnice a kmitočtu vypočiacutetaacuteme rychlost
pohybu hmotneacuteho bodu Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete uacutehlovou rychlost 2 Určete pro danyacute kmitočet počet otaacuteček za minutu 3 Zopakujte měřeniacute pro jineacute otaacutečiveacute pohyby
27
Dynamika 55 II NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Velikost zrychleniacute a hmotneacuteho bodu je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti vyacuteslednice sil F působiacuteciacutech na
hmotnyacute bod a nepřiacutemo uacuteměrnaacute hmotnosti hmotneacuteho bodu mFa
Ciacutel Ověřit II Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA akcelerometr LGA-BTA senzor polohy a pohybu MD-BTD souprava pro mechaniku VDS
Scheacutema
28
Postup 1 Senzor polohy a pohybu MD-BTD zapojiacuteme do konektoru DIG 1 LabQuestu Na voziacuteček
připojiacuteme vlaacutekno a na něj zavěsiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 10 g 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Pustiacuteme voziacuteček Zachytiacuteme jej těsně
před koncem voziacutečkoveacute draacutehy Měřiacuteme zrychleniacute a pohybu voziacutečku 5 Měřeniacute opakujeme se zaacutevažiacutem 20 g 6 Porovnaacuteme oba grafy
a) Jak se voziacuteček pohybuje (druh pohybu) b) Jakyacute maacute vliv velikost siacutely F na zrychleniacute a voziacutečku
7 Na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute (500 g) ndash viz fotografie vyacuteše 8 Zopakujeme měřeniacute v bodech 1 až 6 9 Zvaacutežiacuteme voziacuteček a určiacuteme zrychleniacute z Newtonova zaacutekona Porovnaacuteme hodnoty zrychleniacute
měřeniacutem a vyacutepočtem Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na voziacuteček připevni siloměr a akcelerometr Změř jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost
siacutely F Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Tahaacuteme za siloměr tam a zpět (voziacuteček se pohybuje) Sledujeme jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost siacutely F
2 Provedeme stejneacute měřeniacute ale na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 500 g Porovnaacuteme
obě měřeniacute 3 Určiacuteme směrnici přiacutemky funkce F = f (a) Porovnaacuteme s hmotnostiacute (tělesa) voziacutečku 4 Upevniacuteme hranol na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěsiacuteme na siloměr
Rozkmitaacuteme a měřiacuteme zaacutevislost F = f(a) Určiacuteme směrnici funkce
29
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
30
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa4 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
6 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
31
2
1
11
11
msmFa
kgmNF
2
2
22
22
msmFa
kgmNF
2
3
33
33
msmFa
kgmNF
2
4
44
44
msmFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem
7 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f (a) Určete směrnici přiacutemky
32
-5 -3 -1 1 3 5
siacutela (N)
zrychleniacute (ms-2)
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesa m = helliphelliphelliphelliphellip kg
33
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = 015 ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = 032 ms-2
34
O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = 007 ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
35
Velikost zrychleniacutehellipa4 = 016 ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
5 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
2ms015
670010
670010
1
11
11
mFa
kgmNF 2ms030
670020
670020
2
22
22
mFa
kgmNF
2ms0085
170110
170110
3
33
33
mFa
kgmNF 2ms017
170120
170120
4
44
44
mFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem - hodnoty zrychleniacute ziacuteskaneacute z grafů a vyacutepočtem jsou teacuteměř shodneacute
6 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f(a) Určete směrnici přiacutemky
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesahelliphellipm = 547 g
36
37
Dynamika 56 III NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Dvě tělesa na sebe navzaacutejem působiacute stejně velkyacutemi silami opačneacuteho směru 21 FF Tyto siacutely vznikajiacute a zanikajiacute současně
Ciacutel Ověřit III Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest dva siloměry DFS-BTA dva plošneacute siloměry FP-BTA
Scheacutema
38
Postup 1 Siloměry DFS-BTA zapojiacuteme do konektorů CH 1 a CH 2 LabQuestu Siloměry
přepneme na rozsah 0-50 N 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 30 s Frekvence 20 čteniacutes Senzory ndash
Obraacuteceně- CH 1 Siloměr Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Jeden siloměr držiacuteme (nebo upevniacuteme)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Druhou rukou střiacutedavě taacutehneme a uvolňujeme druhyacute siloměr kteryacute je zapojenyacute k prvniacutemu Měřiacuteme změnu sil po dobu 30 sekund
5 Vyhodnotiacuteme měřeniacute ndash velikost směr současnost sil F1 a F2 6 Mezi siloměry vlož provaacutezek (viz scheacutema) Změniacute se nějak vyacutesledek měřeniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na plošneacute siloměry namontujeme rukojeti Připojiacuteme je do konektorů CH 1 a CH 2
LabQuestu Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Dva studenti prostřednictviacutem těchto vah tlačiacute proti sobě ndash podobně jako bruslaři na obraacutezku (viz vyacuteše) Vyhodnotiacuteme měřeniacute
2 Pomociacute voziacutečkoveacute draacutehy a dvou siloměrů jeden upevněnyacute na jednom voziacutečku a druhyacute na druheacutem voziacutečku uskutečni naacuteraz (pružnaacute sraacutežka) voziacutečků se siloměry (viz niacuteže) Na siloměry upevni magnety Podobnyacute děj nastane při naacuterazu miacuteče na zeď (zem)
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
12
g) pohyb rukou
2 Zaacutevěr a) nerovnoměrně zrychlenyacute křivočaryacute pohyb b) nerovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb c) rovnoměrnyacute přiacutemočaryacute pohyb d) rovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb (volnyacute paacuted) e) rychlost tělesa se v diacuteky odporu prostřediacute ustaacuteliacute dřiacuteve na určiteacute konstantniacute hodnotě
než v přiacutepadě (e) f) rovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb (volnyacute paacuted) g) nerovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb h) nerovnoměrně zrychlenyacute přiacutemočaryacute pohyb
Uvažujeme-li pohyb tělesa v přiacutepadech (f) a (g) pouze směrem k senzoru nebo jen od senzoru (bez změny směru pohybu) pak lze na uvedeneacute pohyby pohliacutežet jako na rovnoměrneacute přiacutemočareacute
13
Kinematika 52 VOLNYacute PAacuteD Fyzikaacutelniacute princip Volnyacute paacuted je zvlaacuteštniacute přiacutepad rovnoměrně zrychleneacuteho přiacutemočareacuteho pohybu ve vakuu s nulovou počaacutetečniacute rychlostiacute a s tiacutehovyacutem zrychleniacutem g = 981 mmiddots-2 Pro velikost okamžiteacute
rychlosti a pro draacutehu platiacute vztahy tgv 2
21 gts
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute volně padajiacuteciacuteho tělesa Pomůcky Program LoggerPro těleso deacutelkoveacute měřidlo digitaacutelniacute fotoaparaacutet
Scheacutema
14
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme volnyacute paacuted tělesa (viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafu y = f (t) kvadratickou funkci Z teacuteto funkce určiacuteme tiacutehoveacute zrychleniacute g
10 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Pomociacute deacutelky trvaacuteniacute jednoho sniacutemku videa (130 s) určete dobu volneacuteho paacutedu tělesa a
pomociacute měřiacutetka draacutehu a vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute 2 Nafilmuj volnyacute paacuted dvou stejně velkyacutech těles různyacutech hmotnostiacute např pingpongovyacute
miacuteček a stejně velkaacute ocelovaacute kulička Ktereacute těleso dopadne dřiacuteve na zem Co je přiacutečinou rozdiacutelu v pohybech těchto těles
15
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 52 Volnyacute paacuted Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Volnyacute paacutedčas (s)
x (m
) y
(m)
Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute je helliphelliphelliphellip ms-2
2 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Určete dobu trvaacuteniacute volneacuteho paacutedu tělesa a zjistěte draacutehu kterou urazilo Na zaacutekladě těchto uacutedajů vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute
t = helliphelliphellip s s = helliphelliphellip m
2t2sg g = helliphelliphelliphellip ms-2
16
17
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 52 Volnyacute paacuted Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute je 996 ms-2
18
2 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
Určete dobu trvaacuteniacute volneacuteho paacutedu tělesa a zjistěte draacutehu kterou urazilo Na zaacutekladě těchto uacutedajů vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute
čas y (m)
063333 000000 066667 -000316 070000 -001579 073333 -003473 076667 -007894 080000 -012631 083333 -018630 086667 -024946 090000 -033787 093333 -041997 096667 -051786 100000 -063470 103333 -075469 106667 -089994 110000 -103572 113333 -119992 116667 -137360
t = 116667 ndash 063333 = 053334 s s = 137360 m
2t2sg g = 966 ms-2
19
Kinematika 53 ROVNOMĚRNYacute POHYB PO KRUŽNICI
Fyzikaacutelniacute princip Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici je nejjednoduššiacute křivočaryacute pohyb Trajektoriiacute tohoto
pohybu je kružnice Pro velikost uacutehloveacute draacutehy platiacute vztah trs
Velikost rychlosti je
konstantniacute
(v = ωmiddotr) Pro velikost dostřediveacuteho zrychleniacute platiacute vztah rr
vad2
2
Ciacutel Proveacutest videoanalyacutezu rovnoměrneacuteho pohybu po kružnici Pomůcky Program Logger Pro video bdquokololdquo deacutelkoveacute měřidlo digitaacutelniacute fotoaparaacutet
Scheacutema
20
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme rovnoměrnyacute pohyb po kružnici (viz
scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na bdquokoleldquo si zvoliacuteme jeden bod (žlutaacute naacutelepka) a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod
vklaacutedaacuteme do tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do středu kola (osa otaacutečeniacute)
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka (1 sniacutemek) 1 m ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafu y = f (t) funkci sinus Z teacuteto funkce určiacuteme uacutehlovou rychlost ω Z niacute pak frekvenci a periodu
10 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete obvodovou rychlost 2 Z měřeniacute na kolotoči určete uacutehlovou rychlost kmitočet a periodu Daacutele pak dostřediveacute
zrychleniacute
21
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost -----
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
-----
Frekvence f
Perioda T
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad
22
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T -----
Uacutehlovaacute rychlost
Frekvence f
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad 3 Zaacutevěr
23
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost ----- parametr B 2296 radsndash1 Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- parametr A 0300 m
Frekvence f 2
f 0365 Hz
Perioda T fT 1 2740 s
Obvodovaacute rychlost v rv 0688 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 1581 msndash2
24
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T ----- 5 s
Uacutehlovaacute rychlost T
f 2 126 radsndash1
Frekvence f fT 1 02 Hz
Obvodovaacute rychlost v rv 166 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 210 msndash2 3 Zaacutevěr
Měřeniacutem a vyacutepočtem byly určeny přibližneacute hodnoty jednotlivyacutech veličin Kolo i kolotoč se po roztočeniacute trochu zpomalujiacute a jejich osa otaacutečeniacute neniacute ve staacuteleacute poloze Z ukaacutezaneacuteho grafu časoveacuteho průběhu zrychleniacute bodu na obvodu kolotoče vyplyacutevaacute že se zrychleniacute i při setrvačneacutem pohybu zmenšuje a pravidelně koliacutesaacute Zřejmě se kolotoč zcela neotaacutečiacute ve vodorovneacute rovině
25
Kinematika 54 RYCHLOST OTAacuteČENIacute KMITOČET
Fyzikaacutelniacute princip Velikost rychlosti hmotneacuteho bodu můžeme vyjaacutedřit pomociacute vztahu
Trfrrv
22 kde f je kmitočet (frekvence) pohybu T je oběžnaacute doba a r je
poloměr kružnice (trajektorie pohybu) Ciacutel Změřit kmitočet pohybu po kružnici Určit rychlost hmotneacuteho bodu Pomůcky LabQuest luxmetr LS-BTA senzor světla TILT-BTA otaacutečejiacuteciacute se těleso ndash ventilaacutetor vrtačkahellip
Scheacutema
Postup 1 Světelnyacute senzor TILT-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest
26
3 V menu Senzory ndash Zaacuteznam dat nastaviacuteme Režim Časovaacute zaacutekladna Frekvence 1 000 čteniacutes Trvaacuteniacute 01 s
4 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme senzor nad otaacutečejiacuteciacute se těleso (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu
6 Z grafu odečteme kmitočet pohybu Z poloměru kružnice a kmitočtu vypočiacutetaacuteme rychlost
pohybu hmotneacuteho bodu Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete uacutehlovou rychlost 2 Určete pro danyacute kmitočet počet otaacuteček za minutu 3 Zopakujte měřeniacute pro jineacute otaacutečiveacute pohyby
27
Dynamika 55 II NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Velikost zrychleniacute a hmotneacuteho bodu je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti vyacuteslednice sil F působiacuteciacutech na
hmotnyacute bod a nepřiacutemo uacuteměrnaacute hmotnosti hmotneacuteho bodu mFa
Ciacutel Ověřit II Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA akcelerometr LGA-BTA senzor polohy a pohybu MD-BTD souprava pro mechaniku VDS
Scheacutema
28
Postup 1 Senzor polohy a pohybu MD-BTD zapojiacuteme do konektoru DIG 1 LabQuestu Na voziacuteček
připojiacuteme vlaacutekno a na něj zavěsiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 10 g 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Pustiacuteme voziacuteček Zachytiacuteme jej těsně
před koncem voziacutečkoveacute draacutehy Měřiacuteme zrychleniacute a pohybu voziacutečku 5 Měřeniacute opakujeme se zaacutevažiacutem 20 g 6 Porovnaacuteme oba grafy
a) Jak se voziacuteček pohybuje (druh pohybu) b) Jakyacute maacute vliv velikost siacutely F na zrychleniacute a voziacutečku
7 Na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute (500 g) ndash viz fotografie vyacuteše 8 Zopakujeme měřeniacute v bodech 1 až 6 9 Zvaacutežiacuteme voziacuteček a určiacuteme zrychleniacute z Newtonova zaacutekona Porovnaacuteme hodnoty zrychleniacute
měřeniacutem a vyacutepočtem Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na voziacuteček připevni siloměr a akcelerometr Změř jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost
siacutely F Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Tahaacuteme za siloměr tam a zpět (voziacuteček se pohybuje) Sledujeme jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost siacutely F
2 Provedeme stejneacute měřeniacute ale na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 500 g Porovnaacuteme
obě měřeniacute 3 Určiacuteme směrnici přiacutemky funkce F = f (a) Porovnaacuteme s hmotnostiacute (tělesa) voziacutečku 4 Upevniacuteme hranol na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěsiacuteme na siloměr
Rozkmitaacuteme a měřiacuteme zaacutevislost F = f(a) Určiacuteme směrnici funkce
29
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
30
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa4 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
6 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
31
2
1
11
11
msmFa
kgmNF
2
2
22
22
msmFa
kgmNF
2
3
33
33
msmFa
kgmNF
2
4
44
44
msmFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem
7 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f (a) Určete směrnici přiacutemky
32
-5 -3 -1 1 3 5
siacutela (N)
zrychleniacute (ms-2)
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesa m = helliphelliphelliphelliphellip kg
33
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = 015 ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = 032 ms-2
34
O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = 007 ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
35
Velikost zrychleniacutehellipa4 = 016 ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
5 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
2ms015
670010
670010
1
11
11
mFa
kgmNF 2ms030
670020
670020
2
22
22
mFa
kgmNF
2ms0085
170110
170110
3
33
33
mFa
kgmNF 2ms017
170120
170120
4
44
44
mFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem - hodnoty zrychleniacute ziacuteskaneacute z grafů a vyacutepočtem jsou teacuteměř shodneacute
6 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f(a) Určete směrnici přiacutemky
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesahelliphellipm = 547 g
36
37
Dynamika 56 III NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Dvě tělesa na sebe navzaacutejem působiacute stejně velkyacutemi silami opačneacuteho směru 21 FF Tyto siacutely vznikajiacute a zanikajiacute současně
Ciacutel Ověřit III Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest dva siloměry DFS-BTA dva plošneacute siloměry FP-BTA
Scheacutema
38
Postup 1 Siloměry DFS-BTA zapojiacuteme do konektorů CH 1 a CH 2 LabQuestu Siloměry
přepneme na rozsah 0-50 N 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 30 s Frekvence 20 čteniacutes Senzory ndash
Obraacuteceně- CH 1 Siloměr Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Jeden siloměr držiacuteme (nebo upevniacuteme)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Druhou rukou střiacutedavě taacutehneme a uvolňujeme druhyacute siloměr kteryacute je zapojenyacute k prvniacutemu Měřiacuteme změnu sil po dobu 30 sekund
5 Vyhodnotiacuteme měřeniacute ndash velikost směr současnost sil F1 a F2 6 Mezi siloměry vlož provaacutezek (viz scheacutema) Změniacute se nějak vyacutesledek měřeniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na plošneacute siloměry namontujeme rukojeti Připojiacuteme je do konektorů CH 1 a CH 2
LabQuestu Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Dva studenti prostřednictviacutem těchto vah tlačiacute proti sobě ndash podobně jako bruslaři na obraacutezku (viz vyacuteše) Vyhodnotiacuteme měřeniacute
2 Pomociacute voziacutečkoveacute draacutehy a dvou siloměrů jeden upevněnyacute na jednom voziacutečku a druhyacute na druheacutem voziacutečku uskutečni naacuteraz (pružnaacute sraacutežka) voziacutečků se siloměry (viz niacuteže) Na siloměry upevni magnety Podobnyacute děj nastane při naacuterazu miacuteče na zeď (zem)
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
13
Kinematika 52 VOLNYacute PAacuteD Fyzikaacutelniacute princip Volnyacute paacuted je zvlaacuteštniacute přiacutepad rovnoměrně zrychleneacuteho přiacutemočareacuteho pohybu ve vakuu s nulovou počaacutetečniacute rychlostiacute a s tiacutehovyacutem zrychleniacutem g = 981 mmiddots-2 Pro velikost okamžiteacute
rychlosti a pro draacutehu platiacute vztahy tgv 2
21 gts
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute volně padajiacuteciacuteho tělesa Pomůcky Program LoggerPro těleso deacutelkoveacute měřidlo digitaacutelniacute fotoaparaacutet
Scheacutema
14
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme volnyacute paacuted tělesa (viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafu y = f (t) kvadratickou funkci Z teacuteto funkce určiacuteme tiacutehoveacute zrychleniacute g
10 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Pomociacute deacutelky trvaacuteniacute jednoho sniacutemku videa (130 s) určete dobu volneacuteho paacutedu tělesa a
pomociacute měřiacutetka draacutehu a vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute 2 Nafilmuj volnyacute paacuted dvou stejně velkyacutech těles různyacutech hmotnostiacute např pingpongovyacute
miacuteček a stejně velkaacute ocelovaacute kulička Ktereacute těleso dopadne dřiacuteve na zem Co je přiacutečinou rozdiacutelu v pohybech těchto těles
15
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 52 Volnyacute paacuted Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Volnyacute paacutedčas (s)
x (m
) y
(m)
Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute je helliphelliphelliphellip ms-2
2 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Určete dobu trvaacuteniacute volneacuteho paacutedu tělesa a zjistěte draacutehu kterou urazilo Na zaacutekladě těchto uacutedajů vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute
t = helliphelliphellip s s = helliphelliphellip m
2t2sg g = helliphelliphelliphellip ms-2
16
17
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 52 Volnyacute paacuted Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute je 996 ms-2
18
2 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
Určete dobu trvaacuteniacute volneacuteho paacutedu tělesa a zjistěte draacutehu kterou urazilo Na zaacutekladě těchto uacutedajů vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute
čas y (m)
063333 000000 066667 -000316 070000 -001579 073333 -003473 076667 -007894 080000 -012631 083333 -018630 086667 -024946 090000 -033787 093333 -041997 096667 -051786 100000 -063470 103333 -075469 106667 -089994 110000 -103572 113333 -119992 116667 -137360
t = 116667 ndash 063333 = 053334 s s = 137360 m
2t2sg g = 966 ms-2
19
Kinematika 53 ROVNOMĚRNYacute POHYB PO KRUŽNICI
Fyzikaacutelniacute princip Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici je nejjednoduššiacute křivočaryacute pohyb Trajektoriiacute tohoto
pohybu je kružnice Pro velikost uacutehloveacute draacutehy platiacute vztah trs
Velikost rychlosti je
konstantniacute
(v = ωmiddotr) Pro velikost dostřediveacuteho zrychleniacute platiacute vztah rr
vad2
2
Ciacutel Proveacutest videoanalyacutezu rovnoměrneacuteho pohybu po kružnici Pomůcky Program Logger Pro video bdquokololdquo deacutelkoveacute měřidlo digitaacutelniacute fotoaparaacutet
Scheacutema
20
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme rovnoměrnyacute pohyb po kružnici (viz
scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na bdquokoleldquo si zvoliacuteme jeden bod (žlutaacute naacutelepka) a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod
vklaacutedaacuteme do tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do středu kola (osa otaacutečeniacute)
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka (1 sniacutemek) 1 m ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafu y = f (t) funkci sinus Z teacuteto funkce určiacuteme uacutehlovou rychlost ω Z niacute pak frekvenci a periodu
10 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete obvodovou rychlost 2 Z měřeniacute na kolotoči určete uacutehlovou rychlost kmitočet a periodu Daacutele pak dostřediveacute
zrychleniacute
21
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost -----
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
-----
Frekvence f
Perioda T
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad
22
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T -----
Uacutehlovaacute rychlost
Frekvence f
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad 3 Zaacutevěr
23
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost ----- parametr B 2296 radsndash1 Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- parametr A 0300 m
Frekvence f 2
f 0365 Hz
Perioda T fT 1 2740 s
Obvodovaacute rychlost v rv 0688 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 1581 msndash2
24
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T ----- 5 s
Uacutehlovaacute rychlost T
f 2 126 radsndash1
Frekvence f fT 1 02 Hz
Obvodovaacute rychlost v rv 166 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 210 msndash2 3 Zaacutevěr
Měřeniacutem a vyacutepočtem byly určeny přibližneacute hodnoty jednotlivyacutech veličin Kolo i kolotoč se po roztočeniacute trochu zpomalujiacute a jejich osa otaacutečeniacute neniacute ve staacuteleacute poloze Z ukaacutezaneacuteho grafu časoveacuteho průběhu zrychleniacute bodu na obvodu kolotoče vyplyacutevaacute že se zrychleniacute i při setrvačneacutem pohybu zmenšuje a pravidelně koliacutesaacute Zřejmě se kolotoč zcela neotaacutečiacute ve vodorovneacute rovině
25
Kinematika 54 RYCHLOST OTAacuteČENIacute KMITOČET
Fyzikaacutelniacute princip Velikost rychlosti hmotneacuteho bodu můžeme vyjaacutedřit pomociacute vztahu
Trfrrv
22 kde f je kmitočet (frekvence) pohybu T je oběžnaacute doba a r je
poloměr kružnice (trajektorie pohybu) Ciacutel Změřit kmitočet pohybu po kružnici Určit rychlost hmotneacuteho bodu Pomůcky LabQuest luxmetr LS-BTA senzor světla TILT-BTA otaacutečejiacuteciacute se těleso ndash ventilaacutetor vrtačkahellip
Scheacutema
Postup 1 Světelnyacute senzor TILT-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest
26
3 V menu Senzory ndash Zaacuteznam dat nastaviacuteme Režim Časovaacute zaacutekladna Frekvence 1 000 čteniacutes Trvaacuteniacute 01 s
4 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme senzor nad otaacutečejiacuteciacute se těleso (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu
6 Z grafu odečteme kmitočet pohybu Z poloměru kružnice a kmitočtu vypočiacutetaacuteme rychlost
pohybu hmotneacuteho bodu Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete uacutehlovou rychlost 2 Určete pro danyacute kmitočet počet otaacuteček za minutu 3 Zopakujte měřeniacute pro jineacute otaacutečiveacute pohyby
27
Dynamika 55 II NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Velikost zrychleniacute a hmotneacuteho bodu je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti vyacuteslednice sil F působiacuteciacutech na
hmotnyacute bod a nepřiacutemo uacuteměrnaacute hmotnosti hmotneacuteho bodu mFa
Ciacutel Ověřit II Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA akcelerometr LGA-BTA senzor polohy a pohybu MD-BTD souprava pro mechaniku VDS
Scheacutema
28
Postup 1 Senzor polohy a pohybu MD-BTD zapojiacuteme do konektoru DIG 1 LabQuestu Na voziacuteček
připojiacuteme vlaacutekno a na něj zavěsiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 10 g 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Pustiacuteme voziacuteček Zachytiacuteme jej těsně
před koncem voziacutečkoveacute draacutehy Měřiacuteme zrychleniacute a pohybu voziacutečku 5 Měřeniacute opakujeme se zaacutevažiacutem 20 g 6 Porovnaacuteme oba grafy
a) Jak se voziacuteček pohybuje (druh pohybu) b) Jakyacute maacute vliv velikost siacutely F na zrychleniacute a voziacutečku
7 Na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute (500 g) ndash viz fotografie vyacuteše 8 Zopakujeme měřeniacute v bodech 1 až 6 9 Zvaacutežiacuteme voziacuteček a určiacuteme zrychleniacute z Newtonova zaacutekona Porovnaacuteme hodnoty zrychleniacute
měřeniacutem a vyacutepočtem Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na voziacuteček připevni siloměr a akcelerometr Změř jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost
siacutely F Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Tahaacuteme za siloměr tam a zpět (voziacuteček se pohybuje) Sledujeme jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost siacutely F
2 Provedeme stejneacute měřeniacute ale na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 500 g Porovnaacuteme
obě měřeniacute 3 Určiacuteme směrnici přiacutemky funkce F = f (a) Porovnaacuteme s hmotnostiacute (tělesa) voziacutečku 4 Upevniacuteme hranol na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěsiacuteme na siloměr
Rozkmitaacuteme a měřiacuteme zaacutevislost F = f(a) Určiacuteme směrnici funkce
29
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
30
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa4 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
6 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
31
2
1
11
11
msmFa
kgmNF
2
2
22
22
msmFa
kgmNF
2
3
33
33
msmFa
kgmNF
2
4
44
44
msmFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem
7 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f (a) Určete směrnici přiacutemky
32
-5 -3 -1 1 3 5
siacutela (N)
zrychleniacute (ms-2)
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesa m = helliphelliphelliphelliphellip kg
33
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = 015 ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = 032 ms-2
34
O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = 007 ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
35
Velikost zrychleniacutehellipa4 = 016 ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
5 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
2ms015
670010
670010
1
11
11
mFa
kgmNF 2ms030
670020
670020
2
22
22
mFa
kgmNF
2ms0085
170110
170110
3
33
33
mFa
kgmNF 2ms017
170120
170120
4
44
44
mFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem - hodnoty zrychleniacute ziacuteskaneacute z grafů a vyacutepočtem jsou teacuteměř shodneacute
6 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f(a) Určete směrnici přiacutemky
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesahelliphellipm = 547 g
36
37
Dynamika 56 III NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Dvě tělesa na sebe navzaacutejem působiacute stejně velkyacutemi silami opačneacuteho směru 21 FF Tyto siacutely vznikajiacute a zanikajiacute současně
Ciacutel Ověřit III Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest dva siloměry DFS-BTA dva plošneacute siloměry FP-BTA
Scheacutema
38
Postup 1 Siloměry DFS-BTA zapojiacuteme do konektorů CH 1 a CH 2 LabQuestu Siloměry
přepneme na rozsah 0-50 N 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 30 s Frekvence 20 čteniacutes Senzory ndash
Obraacuteceně- CH 1 Siloměr Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Jeden siloměr držiacuteme (nebo upevniacuteme)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Druhou rukou střiacutedavě taacutehneme a uvolňujeme druhyacute siloměr kteryacute je zapojenyacute k prvniacutemu Měřiacuteme změnu sil po dobu 30 sekund
5 Vyhodnotiacuteme měřeniacute ndash velikost směr současnost sil F1 a F2 6 Mezi siloměry vlož provaacutezek (viz scheacutema) Změniacute se nějak vyacutesledek měřeniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na plošneacute siloměry namontujeme rukojeti Připojiacuteme je do konektorů CH 1 a CH 2
LabQuestu Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Dva studenti prostřednictviacutem těchto vah tlačiacute proti sobě ndash podobně jako bruslaři na obraacutezku (viz vyacuteše) Vyhodnotiacuteme měřeniacute
2 Pomociacute voziacutečkoveacute draacutehy a dvou siloměrů jeden upevněnyacute na jednom voziacutečku a druhyacute na druheacutem voziacutečku uskutečni naacuteraz (pružnaacute sraacutežka) voziacutečků se siloměry (viz niacuteže) Na siloměry upevni magnety Podobnyacute děj nastane při naacuterazu miacuteče na zeď (zem)
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
14
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme volnyacute paacuted tělesa (viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafu y = f (t) kvadratickou funkci Z teacuteto funkce určiacuteme tiacutehoveacute zrychleniacute g
10 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Pomociacute deacutelky trvaacuteniacute jednoho sniacutemku videa (130 s) určete dobu volneacuteho paacutedu tělesa a
pomociacute měřiacutetka draacutehu a vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute 2 Nafilmuj volnyacute paacuted dvou stejně velkyacutech těles různyacutech hmotnostiacute např pingpongovyacute
miacuteček a stejně velkaacute ocelovaacute kulička Ktereacute těleso dopadne dřiacuteve na zem Co je přiacutečinou rozdiacutelu v pohybech těchto těles
15
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 52 Volnyacute paacuted Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Volnyacute paacutedčas (s)
x (m
) y
(m)
Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute je helliphelliphelliphellip ms-2
2 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Určete dobu trvaacuteniacute volneacuteho paacutedu tělesa a zjistěte draacutehu kterou urazilo Na zaacutekladě těchto uacutedajů vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute
t = helliphelliphellip s s = helliphelliphellip m
2t2sg g = helliphelliphelliphellip ms-2
16
17
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 52 Volnyacute paacuted Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute je 996 ms-2
18
2 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
Určete dobu trvaacuteniacute volneacuteho paacutedu tělesa a zjistěte draacutehu kterou urazilo Na zaacutekladě těchto uacutedajů vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute
čas y (m)
063333 000000 066667 -000316 070000 -001579 073333 -003473 076667 -007894 080000 -012631 083333 -018630 086667 -024946 090000 -033787 093333 -041997 096667 -051786 100000 -063470 103333 -075469 106667 -089994 110000 -103572 113333 -119992 116667 -137360
t = 116667 ndash 063333 = 053334 s s = 137360 m
2t2sg g = 966 ms-2
19
Kinematika 53 ROVNOMĚRNYacute POHYB PO KRUŽNICI
Fyzikaacutelniacute princip Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici je nejjednoduššiacute křivočaryacute pohyb Trajektoriiacute tohoto
pohybu je kružnice Pro velikost uacutehloveacute draacutehy platiacute vztah trs
Velikost rychlosti je
konstantniacute
(v = ωmiddotr) Pro velikost dostřediveacuteho zrychleniacute platiacute vztah rr
vad2
2
Ciacutel Proveacutest videoanalyacutezu rovnoměrneacuteho pohybu po kružnici Pomůcky Program Logger Pro video bdquokololdquo deacutelkoveacute měřidlo digitaacutelniacute fotoaparaacutet
Scheacutema
20
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme rovnoměrnyacute pohyb po kružnici (viz
scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na bdquokoleldquo si zvoliacuteme jeden bod (žlutaacute naacutelepka) a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod
vklaacutedaacuteme do tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do středu kola (osa otaacutečeniacute)
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka (1 sniacutemek) 1 m ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafu y = f (t) funkci sinus Z teacuteto funkce určiacuteme uacutehlovou rychlost ω Z niacute pak frekvenci a periodu
10 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete obvodovou rychlost 2 Z měřeniacute na kolotoči určete uacutehlovou rychlost kmitočet a periodu Daacutele pak dostřediveacute
zrychleniacute
21
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost -----
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
-----
Frekvence f
Perioda T
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad
22
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T -----
Uacutehlovaacute rychlost
Frekvence f
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad 3 Zaacutevěr
23
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost ----- parametr B 2296 radsndash1 Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- parametr A 0300 m
Frekvence f 2
f 0365 Hz
Perioda T fT 1 2740 s
Obvodovaacute rychlost v rv 0688 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 1581 msndash2
24
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T ----- 5 s
Uacutehlovaacute rychlost T
f 2 126 radsndash1
Frekvence f fT 1 02 Hz
Obvodovaacute rychlost v rv 166 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 210 msndash2 3 Zaacutevěr
Měřeniacutem a vyacutepočtem byly určeny přibližneacute hodnoty jednotlivyacutech veličin Kolo i kolotoč se po roztočeniacute trochu zpomalujiacute a jejich osa otaacutečeniacute neniacute ve staacuteleacute poloze Z ukaacutezaneacuteho grafu časoveacuteho průběhu zrychleniacute bodu na obvodu kolotoče vyplyacutevaacute že se zrychleniacute i při setrvačneacutem pohybu zmenšuje a pravidelně koliacutesaacute Zřejmě se kolotoč zcela neotaacutečiacute ve vodorovneacute rovině
25
Kinematika 54 RYCHLOST OTAacuteČENIacute KMITOČET
Fyzikaacutelniacute princip Velikost rychlosti hmotneacuteho bodu můžeme vyjaacutedřit pomociacute vztahu
Trfrrv
22 kde f je kmitočet (frekvence) pohybu T je oběžnaacute doba a r je
poloměr kružnice (trajektorie pohybu) Ciacutel Změřit kmitočet pohybu po kružnici Určit rychlost hmotneacuteho bodu Pomůcky LabQuest luxmetr LS-BTA senzor světla TILT-BTA otaacutečejiacuteciacute se těleso ndash ventilaacutetor vrtačkahellip
Scheacutema
Postup 1 Světelnyacute senzor TILT-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest
26
3 V menu Senzory ndash Zaacuteznam dat nastaviacuteme Režim Časovaacute zaacutekladna Frekvence 1 000 čteniacutes Trvaacuteniacute 01 s
4 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme senzor nad otaacutečejiacuteciacute se těleso (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu
6 Z grafu odečteme kmitočet pohybu Z poloměru kružnice a kmitočtu vypočiacutetaacuteme rychlost
pohybu hmotneacuteho bodu Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete uacutehlovou rychlost 2 Určete pro danyacute kmitočet počet otaacuteček za minutu 3 Zopakujte měřeniacute pro jineacute otaacutečiveacute pohyby
27
Dynamika 55 II NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Velikost zrychleniacute a hmotneacuteho bodu je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti vyacuteslednice sil F působiacuteciacutech na
hmotnyacute bod a nepřiacutemo uacuteměrnaacute hmotnosti hmotneacuteho bodu mFa
Ciacutel Ověřit II Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA akcelerometr LGA-BTA senzor polohy a pohybu MD-BTD souprava pro mechaniku VDS
Scheacutema
28
Postup 1 Senzor polohy a pohybu MD-BTD zapojiacuteme do konektoru DIG 1 LabQuestu Na voziacuteček
připojiacuteme vlaacutekno a na něj zavěsiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 10 g 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Pustiacuteme voziacuteček Zachytiacuteme jej těsně
před koncem voziacutečkoveacute draacutehy Měřiacuteme zrychleniacute a pohybu voziacutečku 5 Měřeniacute opakujeme se zaacutevažiacutem 20 g 6 Porovnaacuteme oba grafy
a) Jak se voziacuteček pohybuje (druh pohybu) b) Jakyacute maacute vliv velikost siacutely F na zrychleniacute a voziacutečku
7 Na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute (500 g) ndash viz fotografie vyacuteše 8 Zopakujeme měřeniacute v bodech 1 až 6 9 Zvaacutežiacuteme voziacuteček a určiacuteme zrychleniacute z Newtonova zaacutekona Porovnaacuteme hodnoty zrychleniacute
měřeniacutem a vyacutepočtem Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na voziacuteček připevni siloměr a akcelerometr Změř jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost
siacutely F Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Tahaacuteme za siloměr tam a zpět (voziacuteček se pohybuje) Sledujeme jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost siacutely F
2 Provedeme stejneacute měřeniacute ale na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 500 g Porovnaacuteme
obě měřeniacute 3 Určiacuteme směrnici přiacutemky funkce F = f (a) Porovnaacuteme s hmotnostiacute (tělesa) voziacutečku 4 Upevniacuteme hranol na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěsiacuteme na siloměr
Rozkmitaacuteme a měřiacuteme zaacutevislost F = f(a) Určiacuteme směrnici funkce
29
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
30
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa4 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
6 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
31
2
1
11
11
msmFa
kgmNF
2
2
22
22
msmFa
kgmNF
2
3
33
33
msmFa
kgmNF
2
4
44
44
msmFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem
7 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f (a) Určete směrnici přiacutemky
32
-5 -3 -1 1 3 5
siacutela (N)
zrychleniacute (ms-2)
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesa m = helliphelliphelliphelliphellip kg
33
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = 015 ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = 032 ms-2
34
O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = 007 ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
35
Velikost zrychleniacutehellipa4 = 016 ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
5 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
2ms015
670010
670010
1
11
11
mFa
kgmNF 2ms030
670020
670020
2
22
22
mFa
kgmNF
2ms0085
170110
170110
3
33
33
mFa
kgmNF 2ms017
170120
170120
4
44
44
mFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem - hodnoty zrychleniacute ziacuteskaneacute z grafů a vyacutepočtem jsou teacuteměř shodneacute
6 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f(a) Určete směrnici přiacutemky
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesahelliphellipm = 547 g
36
37
Dynamika 56 III NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Dvě tělesa na sebe navzaacutejem působiacute stejně velkyacutemi silami opačneacuteho směru 21 FF Tyto siacutely vznikajiacute a zanikajiacute současně
Ciacutel Ověřit III Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest dva siloměry DFS-BTA dva plošneacute siloměry FP-BTA
Scheacutema
38
Postup 1 Siloměry DFS-BTA zapojiacuteme do konektorů CH 1 a CH 2 LabQuestu Siloměry
přepneme na rozsah 0-50 N 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 30 s Frekvence 20 čteniacutes Senzory ndash
Obraacuteceně- CH 1 Siloměr Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Jeden siloměr držiacuteme (nebo upevniacuteme)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Druhou rukou střiacutedavě taacutehneme a uvolňujeme druhyacute siloměr kteryacute je zapojenyacute k prvniacutemu Měřiacuteme změnu sil po dobu 30 sekund
5 Vyhodnotiacuteme měřeniacute ndash velikost směr současnost sil F1 a F2 6 Mezi siloměry vlož provaacutezek (viz scheacutema) Změniacute se nějak vyacutesledek měřeniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na plošneacute siloměry namontujeme rukojeti Připojiacuteme je do konektorů CH 1 a CH 2
LabQuestu Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Dva studenti prostřednictviacutem těchto vah tlačiacute proti sobě ndash podobně jako bruslaři na obraacutezku (viz vyacuteše) Vyhodnotiacuteme měřeniacute
2 Pomociacute voziacutečkoveacute draacutehy a dvou siloměrů jeden upevněnyacute na jednom voziacutečku a druhyacute na druheacutem voziacutečku uskutečni naacuteraz (pružnaacute sraacutežka) voziacutečků se siloměry (viz niacuteže) Na siloměry upevni magnety Podobnyacute děj nastane při naacuterazu miacuteče na zeď (zem)
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
15
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 52 Volnyacute paacuted Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Volnyacute paacutedčas (s)
x (m
) y
(m)
Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute je helliphelliphelliphellip ms-2
2 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Určete dobu trvaacuteniacute volneacuteho paacutedu tělesa a zjistěte draacutehu kterou urazilo Na zaacutekladě těchto uacutedajů vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute
t = helliphelliphellip s s = helliphelliphellip m
2t2sg g = helliphelliphelliphellip ms-2
16
17
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 52 Volnyacute paacuted Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute je 996 ms-2
18
2 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
Určete dobu trvaacuteniacute volneacuteho paacutedu tělesa a zjistěte draacutehu kterou urazilo Na zaacutekladě těchto uacutedajů vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute
čas y (m)
063333 000000 066667 -000316 070000 -001579 073333 -003473 076667 -007894 080000 -012631 083333 -018630 086667 -024946 090000 -033787 093333 -041997 096667 -051786 100000 -063470 103333 -075469 106667 -089994 110000 -103572 113333 -119992 116667 -137360
t = 116667 ndash 063333 = 053334 s s = 137360 m
2t2sg g = 966 ms-2
19
Kinematika 53 ROVNOMĚRNYacute POHYB PO KRUŽNICI
Fyzikaacutelniacute princip Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici je nejjednoduššiacute křivočaryacute pohyb Trajektoriiacute tohoto
pohybu je kružnice Pro velikost uacutehloveacute draacutehy platiacute vztah trs
Velikost rychlosti je
konstantniacute
(v = ωmiddotr) Pro velikost dostřediveacuteho zrychleniacute platiacute vztah rr
vad2
2
Ciacutel Proveacutest videoanalyacutezu rovnoměrneacuteho pohybu po kružnici Pomůcky Program Logger Pro video bdquokololdquo deacutelkoveacute měřidlo digitaacutelniacute fotoaparaacutet
Scheacutema
20
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme rovnoměrnyacute pohyb po kružnici (viz
scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na bdquokoleldquo si zvoliacuteme jeden bod (žlutaacute naacutelepka) a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod
vklaacutedaacuteme do tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do středu kola (osa otaacutečeniacute)
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka (1 sniacutemek) 1 m ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafu y = f (t) funkci sinus Z teacuteto funkce určiacuteme uacutehlovou rychlost ω Z niacute pak frekvenci a periodu
10 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete obvodovou rychlost 2 Z měřeniacute na kolotoči určete uacutehlovou rychlost kmitočet a periodu Daacutele pak dostřediveacute
zrychleniacute
21
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost -----
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
-----
Frekvence f
Perioda T
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad
22
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T -----
Uacutehlovaacute rychlost
Frekvence f
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad 3 Zaacutevěr
23
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost ----- parametr B 2296 radsndash1 Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- parametr A 0300 m
Frekvence f 2
f 0365 Hz
Perioda T fT 1 2740 s
Obvodovaacute rychlost v rv 0688 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 1581 msndash2
24
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T ----- 5 s
Uacutehlovaacute rychlost T
f 2 126 radsndash1
Frekvence f fT 1 02 Hz
Obvodovaacute rychlost v rv 166 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 210 msndash2 3 Zaacutevěr
Měřeniacutem a vyacutepočtem byly určeny přibližneacute hodnoty jednotlivyacutech veličin Kolo i kolotoč se po roztočeniacute trochu zpomalujiacute a jejich osa otaacutečeniacute neniacute ve staacuteleacute poloze Z ukaacutezaneacuteho grafu časoveacuteho průběhu zrychleniacute bodu na obvodu kolotoče vyplyacutevaacute že se zrychleniacute i při setrvačneacutem pohybu zmenšuje a pravidelně koliacutesaacute Zřejmě se kolotoč zcela neotaacutečiacute ve vodorovneacute rovině
25
Kinematika 54 RYCHLOST OTAacuteČENIacute KMITOČET
Fyzikaacutelniacute princip Velikost rychlosti hmotneacuteho bodu můžeme vyjaacutedřit pomociacute vztahu
Trfrrv
22 kde f je kmitočet (frekvence) pohybu T je oběžnaacute doba a r je
poloměr kružnice (trajektorie pohybu) Ciacutel Změřit kmitočet pohybu po kružnici Určit rychlost hmotneacuteho bodu Pomůcky LabQuest luxmetr LS-BTA senzor světla TILT-BTA otaacutečejiacuteciacute se těleso ndash ventilaacutetor vrtačkahellip
Scheacutema
Postup 1 Světelnyacute senzor TILT-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest
26
3 V menu Senzory ndash Zaacuteznam dat nastaviacuteme Režim Časovaacute zaacutekladna Frekvence 1 000 čteniacutes Trvaacuteniacute 01 s
4 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme senzor nad otaacutečejiacuteciacute se těleso (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu
6 Z grafu odečteme kmitočet pohybu Z poloměru kružnice a kmitočtu vypočiacutetaacuteme rychlost
pohybu hmotneacuteho bodu Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete uacutehlovou rychlost 2 Určete pro danyacute kmitočet počet otaacuteček za minutu 3 Zopakujte měřeniacute pro jineacute otaacutečiveacute pohyby
27
Dynamika 55 II NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Velikost zrychleniacute a hmotneacuteho bodu je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti vyacuteslednice sil F působiacuteciacutech na
hmotnyacute bod a nepřiacutemo uacuteměrnaacute hmotnosti hmotneacuteho bodu mFa
Ciacutel Ověřit II Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA akcelerometr LGA-BTA senzor polohy a pohybu MD-BTD souprava pro mechaniku VDS
Scheacutema
28
Postup 1 Senzor polohy a pohybu MD-BTD zapojiacuteme do konektoru DIG 1 LabQuestu Na voziacuteček
připojiacuteme vlaacutekno a na něj zavěsiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 10 g 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Pustiacuteme voziacuteček Zachytiacuteme jej těsně
před koncem voziacutečkoveacute draacutehy Měřiacuteme zrychleniacute a pohybu voziacutečku 5 Měřeniacute opakujeme se zaacutevažiacutem 20 g 6 Porovnaacuteme oba grafy
a) Jak se voziacuteček pohybuje (druh pohybu) b) Jakyacute maacute vliv velikost siacutely F na zrychleniacute a voziacutečku
7 Na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute (500 g) ndash viz fotografie vyacuteše 8 Zopakujeme měřeniacute v bodech 1 až 6 9 Zvaacutežiacuteme voziacuteček a určiacuteme zrychleniacute z Newtonova zaacutekona Porovnaacuteme hodnoty zrychleniacute
měřeniacutem a vyacutepočtem Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na voziacuteček připevni siloměr a akcelerometr Změř jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost
siacutely F Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Tahaacuteme za siloměr tam a zpět (voziacuteček se pohybuje) Sledujeme jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost siacutely F
2 Provedeme stejneacute měřeniacute ale na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 500 g Porovnaacuteme
obě měřeniacute 3 Určiacuteme směrnici přiacutemky funkce F = f (a) Porovnaacuteme s hmotnostiacute (tělesa) voziacutečku 4 Upevniacuteme hranol na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěsiacuteme na siloměr
Rozkmitaacuteme a měřiacuteme zaacutevislost F = f(a) Určiacuteme směrnici funkce
29
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
30
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa4 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
6 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
31
2
1
11
11
msmFa
kgmNF
2
2
22
22
msmFa
kgmNF
2
3
33
33
msmFa
kgmNF
2
4
44
44
msmFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem
7 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f (a) Určete směrnici přiacutemky
32
-5 -3 -1 1 3 5
siacutela (N)
zrychleniacute (ms-2)
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesa m = helliphelliphelliphelliphellip kg
33
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = 015 ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = 032 ms-2
34
O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = 007 ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
35
Velikost zrychleniacutehellipa4 = 016 ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
5 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
2ms015
670010
670010
1
11
11
mFa
kgmNF 2ms030
670020
670020
2
22
22
mFa
kgmNF
2ms0085
170110
170110
3
33
33
mFa
kgmNF 2ms017
170120
170120
4
44
44
mFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem - hodnoty zrychleniacute ziacuteskaneacute z grafů a vyacutepočtem jsou teacuteměř shodneacute
6 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f(a) Určete směrnici přiacutemky
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesahelliphellipm = 547 g
36
37
Dynamika 56 III NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Dvě tělesa na sebe navzaacutejem působiacute stejně velkyacutemi silami opačneacuteho směru 21 FF Tyto siacutely vznikajiacute a zanikajiacute současně
Ciacutel Ověřit III Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest dva siloměry DFS-BTA dva plošneacute siloměry FP-BTA
Scheacutema
38
Postup 1 Siloměry DFS-BTA zapojiacuteme do konektorů CH 1 a CH 2 LabQuestu Siloměry
přepneme na rozsah 0-50 N 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 30 s Frekvence 20 čteniacutes Senzory ndash
Obraacuteceně- CH 1 Siloměr Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Jeden siloměr držiacuteme (nebo upevniacuteme)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Druhou rukou střiacutedavě taacutehneme a uvolňujeme druhyacute siloměr kteryacute je zapojenyacute k prvniacutemu Měřiacuteme změnu sil po dobu 30 sekund
5 Vyhodnotiacuteme měřeniacute ndash velikost směr současnost sil F1 a F2 6 Mezi siloměry vlož provaacutezek (viz scheacutema) Změniacute se nějak vyacutesledek měřeniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na plošneacute siloměry namontujeme rukojeti Připojiacuteme je do konektorů CH 1 a CH 2
LabQuestu Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Dva studenti prostřednictviacutem těchto vah tlačiacute proti sobě ndash podobně jako bruslaři na obraacutezku (viz vyacuteše) Vyhodnotiacuteme měřeniacute
2 Pomociacute voziacutečkoveacute draacutehy a dvou siloměrů jeden upevněnyacute na jednom voziacutečku a druhyacute na druheacutem voziacutečku uskutečni naacuteraz (pružnaacute sraacutežka) voziacutečků se siloměry (viz niacuteže) Na siloměry upevni magnety Podobnyacute děj nastane při naacuterazu miacuteče na zeď (zem)
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
16
17
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 52 Volnyacute paacuted Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute je 996 ms-2
18
2 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
Určete dobu trvaacuteniacute volneacuteho paacutedu tělesa a zjistěte draacutehu kterou urazilo Na zaacutekladě těchto uacutedajů vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute
čas y (m)
063333 000000 066667 -000316 070000 -001579 073333 -003473 076667 -007894 080000 -012631 083333 -018630 086667 -024946 090000 -033787 093333 -041997 096667 -051786 100000 -063470 103333 -075469 106667 -089994 110000 -103572 113333 -119992 116667 -137360
t = 116667 ndash 063333 = 053334 s s = 137360 m
2t2sg g = 966 ms-2
19
Kinematika 53 ROVNOMĚRNYacute POHYB PO KRUŽNICI
Fyzikaacutelniacute princip Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici je nejjednoduššiacute křivočaryacute pohyb Trajektoriiacute tohoto
pohybu je kružnice Pro velikost uacutehloveacute draacutehy platiacute vztah trs
Velikost rychlosti je
konstantniacute
(v = ωmiddotr) Pro velikost dostřediveacuteho zrychleniacute platiacute vztah rr
vad2
2
Ciacutel Proveacutest videoanalyacutezu rovnoměrneacuteho pohybu po kružnici Pomůcky Program Logger Pro video bdquokololdquo deacutelkoveacute měřidlo digitaacutelniacute fotoaparaacutet
Scheacutema
20
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme rovnoměrnyacute pohyb po kružnici (viz
scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na bdquokoleldquo si zvoliacuteme jeden bod (žlutaacute naacutelepka) a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod
vklaacutedaacuteme do tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do středu kola (osa otaacutečeniacute)
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka (1 sniacutemek) 1 m ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafu y = f (t) funkci sinus Z teacuteto funkce určiacuteme uacutehlovou rychlost ω Z niacute pak frekvenci a periodu
10 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete obvodovou rychlost 2 Z měřeniacute na kolotoči určete uacutehlovou rychlost kmitočet a periodu Daacutele pak dostřediveacute
zrychleniacute
21
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost -----
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
-----
Frekvence f
Perioda T
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad
22
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T -----
Uacutehlovaacute rychlost
Frekvence f
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad 3 Zaacutevěr
23
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost ----- parametr B 2296 radsndash1 Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- parametr A 0300 m
Frekvence f 2
f 0365 Hz
Perioda T fT 1 2740 s
Obvodovaacute rychlost v rv 0688 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 1581 msndash2
24
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T ----- 5 s
Uacutehlovaacute rychlost T
f 2 126 radsndash1
Frekvence f fT 1 02 Hz
Obvodovaacute rychlost v rv 166 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 210 msndash2 3 Zaacutevěr
Měřeniacutem a vyacutepočtem byly určeny přibližneacute hodnoty jednotlivyacutech veličin Kolo i kolotoč se po roztočeniacute trochu zpomalujiacute a jejich osa otaacutečeniacute neniacute ve staacuteleacute poloze Z ukaacutezaneacuteho grafu časoveacuteho průběhu zrychleniacute bodu na obvodu kolotoče vyplyacutevaacute že se zrychleniacute i při setrvačneacutem pohybu zmenšuje a pravidelně koliacutesaacute Zřejmě se kolotoč zcela neotaacutečiacute ve vodorovneacute rovině
25
Kinematika 54 RYCHLOST OTAacuteČENIacute KMITOČET
Fyzikaacutelniacute princip Velikost rychlosti hmotneacuteho bodu můžeme vyjaacutedřit pomociacute vztahu
Trfrrv
22 kde f je kmitočet (frekvence) pohybu T je oběžnaacute doba a r je
poloměr kružnice (trajektorie pohybu) Ciacutel Změřit kmitočet pohybu po kružnici Určit rychlost hmotneacuteho bodu Pomůcky LabQuest luxmetr LS-BTA senzor světla TILT-BTA otaacutečejiacuteciacute se těleso ndash ventilaacutetor vrtačkahellip
Scheacutema
Postup 1 Světelnyacute senzor TILT-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest
26
3 V menu Senzory ndash Zaacuteznam dat nastaviacuteme Režim Časovaacute zaacutekladna Frekvence 1 000 čteniacutes Trvaacuteniacute 01 s
4 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme senzor nad otaacutečejiacuteciacute se těleso (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu
6 Z grafu odečteme kmitočet pohybu Z poloměru kružnice a kmitočtu vypočiacutetaacuteme rychlost
pohybu hmotneacuteho bodu Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete uacutehlovou rychlost 2 Určete pro danyacute kmitočet počet otaacuteček za minutu 3 Zopakujte měřeniacute pro jineacute otaacutečiveacute pohyby
27
Dynamika 55 II NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Velikost zrychleniacute a hmotneacuteho bodu je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti vyacuteslednice sil F působiacuteciacutech na
hmotnyacute bod a nepřiacutemo uacuteměrnaacute hmotnosti hmotneacuteho bodu mFa
Ciacutel Ověřit II Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA akcelerometr LGA-BTA senzor polohy a pohybu MD-BTD souprava pro mechaniku VDS
Scheacutema
28
Postup 1 Senzor polohy a pohybu MD-BTD zapojiacuteme do konektoru DIG 1 LabQuestu Na voziacuteček
připojiacuteme vlaacutekno a na něj zavěsiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 10 g 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Pustiacuteme voziacuteček Zachytiacuteme jej těsně
před koncem voziacutečkoveacute draacutehy Měřiacuteme zrychleniacute a pohybu voziacutečku 5 Měřeniacute opakujeme se zaacutevažiacutem 20 g 6 Porovnaacuteme oba grafy
a) Jak se voziacuteček pohybuje (druh pohybu) b) Jakyacute maacute vliv velikost siacutely F na zrychleniacute a voziacutečku
7 Na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute (500 g) ndash viz fotografie vyacuteše 8 Zopakujeme měřeniacute v bodech 1 až 6 9 Zvaacutežiacuteme voziacuteček a určiacuteme zrychleniacute z Newtonova zaacutekona Porovnaacuteme hodnoty zrychleniacute
měřeniacutem a vyacutepočtem Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na voziacuteček připevni siloměr a akcelerometr Změř jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost
siacutely F Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Tahaacuteme za siloměr tam a zpět (voziacuteček se pohybuje) Sledujeme jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost siacutely F
2 Provedeme stejneacute měřeniacute ale na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 500 g Porovnaacuteme
obě měřeniacute 3 Určiacuteme směrnici přiacutemky funkce F = f (a) Porovnaacuteme s hmotnostiacute (tělesa) voziacutečku 4 Upevniacuteme hranol na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěsiacuteme na siloměr
Rozkmitaacuteme a měřiacuteme zaacutevislost F = f(a) Určiacuteme směrnici funkce
29
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
30
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa4 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
6 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
31
2
1
11
11
msmFa
kgmNF
2
2
22
22
msmFa
kgmNF
2
3
33
33
msmFa
kgmNF
2
4
44
44
msmFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem
7 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f (a) Určete směrnici přiacutemky
32
-5 -3 -1 1 3 5
siacutela (N)
zrychleniacute (ms-2)
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesa m = helliphelliphelliphelliphellip kg
33
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = 015 ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = 032 ms-2
34
O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = 007 ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
35
Velikost zrychleniacutehellipa4 = 016 ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
5 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
2ms015
670010
670010
1
11
11
mFa
kgmNF 2ms030
670020
670020
2
22
22
mFa
kgmNF
2ms0085
170110
170110
3
33
33
mFa
kgmNF 2ms017
170120
170120
4
44
44
mFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem - hodnoty zrychleniacute ziacuteskaneacute z grafů a vyacutepočtem jsou teacuteměř shodneacute
6 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f(a) Určete směrnici přiacutemky
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesahelliphellipm = 547 g
36
37
Dynamika 56 III NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Dvě tělesa na sebe navzaacutejem působiacute stejně velkyacutemi silami opačneacuteho směru 21 FF Tyto siacutely vznikajiacute a zanikajiacute současně
Ciacutel Ověřit III Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest dva siloměry DFS-BTA dva plošneacute siloměry FP-BTA
Scheacutema
38
Postup 1 Siloměry DFS-BTA zapojiacuteme do konektorů CH 1 a CH 2 LabQuestu Siloměry
přepneme na rozsah 0-50 N 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 30 s Frekvence 20 čteniacutes Senzory ndash
Obraacuteceně- CH 1 Siloměr Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Jeden siloměr držiacuteme (nebo upevniacuteme)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Druhou rukou střiacutedavě taacutehneme a uvolňujeme druhyacute siloměr kteryacute je zapojenyacute k prvniacutemu Měřiacuteme změnu sil po dobu 30 sekund
5 Vyhodnotiacuteme měřeniacute ndash velikost směr současnost sil F1 a F2 6 Mezi siloměry vlož provaacutezek (viz scheacutema) Změniacute se nějak vyacutesledek měřeniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na plošneacute siloměry namontujeme rukojeti Připojiacuteme je do konektorů CH 1 a CH 2
LabQuestu Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Dva studenti prostřednictviacutem těchto vah tlačiacute proti sobě ndash podobně jako bruslaři na obraacutezku (viz vyacuteše) Vyhodnotiacuteme měřeniacute
2 Pomociacute voziacutečkoveacute draacutehy a dvou siloměrů jeden upevněnyacute na jednom voziacutečku a druhyacute na druheacutem voziacutečku uskutečni naacuteraz (pružnaacute sraacutežka) voziacutečků se siloměry (viz niacuteže) Na siloměry upevni magnety Podobnyacute děj nastane při naacuterazu miacuteče na zeď (zem)
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
17
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 52 Volnyacute paacuted Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute je 996 ms-2
18
2 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
Určete dobu trvaacuteniacute volneacuteho paacutedu tělesa a zjistěte draacutehu kterou urazilo Na zaacutekladě těchto uacutedajů vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute
čas y (m)
063333 000000 066667 -000316 070000 -001579 073333 -003473 076667 -007894 080000 -012631 083333 -018630 086667 -024946 090000 -033787 093333 -041997 096667 -051786 100000 -063470 103333 -075469 106667 -089994 110000 -103572 113333 -119992 116667 -137360
t = 116667 ndash 063333 = 053334 s s = 137360 m
2t2sg g = 966 ms-2
19
Kinematika 53 ROVNOMĚRNYacute POHYB PO KRUŽNICI
Fyzikaacutelniacute princip Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici je nejjednoduššiacute křivočaryacute pohyb Trajektoriiacute tohoto
pohybu je kružnice Pro velikost uacutehloveacute draacutehy platiacute vztah trs
Velikost rychlosti je
konstantniacute
(v = ωmiddotr) Pro velikost dostřediveacuteho zrychleniacute platiacute vztah rr
vad2
2
Ciacutel Proveacutest videoanalyacutezu rovnoměrneacuteho pohybu po kružnici Pomůcky Program Logger Pro video bdquokololdquo deacutelkoveacute měřidlo digitaacutelniacute fotoaparaacutet
Scheacutema
20
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme rovnoměrnyacute pohyb po kružnici (viz
scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na bdquokoleldquo si zvoliacuteme jeden bod (žlutaacute naacutelepka) a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod
vklaacutedaacuteme do tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do středu kola (osa otaacutečeniacute)
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka (1 sniacutemek) 1 m ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafu y = f (t) funkci sinus Z teacuteto funkce určiacuteme uacutehlovou rychlost ω Z niacute pak frekvenci a periodu
10 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete obvodovou rychlost 2 Z měřeniacute na kolotoči určete uacutehlovou rychlost kmitočet a periodu Daacutele pak dostřediveacute
zrychleniacute
21
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost -----
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
-----
Frekvence f
Perioda T
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad
22
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T -----
Uacutehlovaacute rychlost
Frekvence f
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad 3 Zaacutevěr
23
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost ----- parametr B 2296 radsndash1 Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- parametr A 0300 m
Frekvence f 2
f 0365 Hz
Perioda T fT 1 2740 s
Obvodovaacute rychlost v rv 0688 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 1581 msndash2
24
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T ----- 5 s
Uacutehlovaacute rychlost T
f 2 126 radsndash1
Frekvence f fT 1 02 Hz
Obvodovaacute rychlost v rv 166 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 210 msndash2 3 Zaacutevěr
Měřeniacutem a vyacutepočtem byly určeny přibližneacute hodnoty jednotlivyacutech veličin Kolo i kolotoč se po roztočeniacute trochu zpomalujiacute a jejich osa otaacutečeniacute neniacute ve staacuteleacute poloze Z ukaacutezaneacuteho grafu časoveacuteho průběhu zrychleniacute bodu na obvodu kolotoče vyplyacutevaacute že se zrychleniacute i při setrvačneacutem pohybu zmenšuje a pravidelně koliacutesaacute Zřejmě se kolotoč zcela neotaacutečiacute ve vodorovneacute rovině
25
Kinematika 54 RYCHLOST OTAacuteČENIacute KMITOČET
Fyzikaacutelniacute princip Velikost rychlosti hmotneacuteho bodu můžeme vyjaacutedřit pomociacute vztahu
Trfrrv
22 kde f je kmitočet (frekvence) pohybu T je oběžnaacute doba a r je
poloměr kružnice (trajektorie pohybu) Ciacutel Změřit kmitočet pohybu po kružnici Určit rychlost hmotneacuteho bodu Pomůcky LabQuest luxmetr LS-BTA senzor světla TILT-BTA otaacutečejiacuteciacute se těleso ndash ventilaacutetor vrtačkahellip
Scheacutema
Postup 1 Světelnyacute senzor TILT-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest
26
3 V menu Senzory ndash Zaacuteznam dat nastaviacuteme Režim Časovaacute zaacutekladna Frekvence 1 000 čteniacutes Trvaacuteniacute 01 s
4 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme senzor nad otaacutečejiacuteciacute se těleso (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu
6 Z grafu odečteme kmitočet pohybu Z poloměru kružnice a kmitočtu vypočiacutetaacuteme rychlost
pohybu hmotneacuteho bodu Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete uacutehlovou rychlost 2 Určete pro danyacute kmitočet počet otaacuteček za minutu 3 Zopakujte měřeniacute pro jineacute otaacutečiveacute pohyby
27
Dynamika 55 II NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Velikost zrychleniacute a hmotneacuteho bodu je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti vyacuteslednice sil F působiacuteciacutech na
hmotnyacute bod a nepřiacutemo uacuteměrnaacute hmotnosti hmotneacuteho bodu mFa
Ciacutel Ověřit II Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA akcelerometr LGA-BTA senzor polohy a pohybu MD-BTD souprava pro mechaniku VDS
Scheacutema
28
Postup 1 Senzor polohy a pohybu MD-BTD zapojiacuteme do konektoru DIG 1 LabQuestu Na voziacuteček
připojiacuteme vlaacutekno a na něj zavěsiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 10 g 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Pustiacuteme voziacuteček Zachytiacuteme jej těsně
před koncem voziacutečkoveacute draacutehy Měřiacuteme zrychleniacute a pohybu voziacutečku 5 Měřeniacute opakujeme se zaacutevažiacutem 20 g 6 Porovnaacuteme oba grafy
a) Jak se voziacuteček pohybuje (druh pohybu) b) Jakyacute maacute vliv velikost siacutely F na zrychleniacute a voziacutečku
7 Na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute (500 g) ndash viz fotografie vyacuteše 8 Zopakujeme měřeniacute v bodech 1 až 6 9 Zvaacutežiacuteme voziacuteček a určiacuteme zrychleniacute z Newtonova zaacutekona Porovnaacuteme hodnoty zrychleniacute
měřeniacutem a vyacutepočtem Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na voziacuteček připevni siloměr a akcelerometr Změř jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost
siacutely F Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Tahaacuteme za siloměr tam a zpět (voziacuteček se pohybuje) Sledujeme jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost siacutely F
2 Provedeme stejneacute měřeniacute ale na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 500 g Porovnaacuteme
obě měřeniacute 3 Určiacuteme směrnici přiacutemky funkce F = f (a) Porovnaacuteme s hmotnostiacute (tělesa) voziacutečku 4 Upevniacuteme hranol na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěsiacuteme na siloměr
Rozkmitaacuteme a měřiacuteme zaacutevislost F = f(a) Určiacuteme směrnici funkce
29
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
30
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa4 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
6 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
31
2
1
11
11
msmFa
kgmNF
2
2
22
22
msmFa
kgmNF
2
3
33
33
msmFa
kgmNF
2
4
44
44
msmFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem
7 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f (a) Určete směrnici přiacutemky
32
-5 -3 -1 1 3 5
siacutela (N)
zrychleniacute (ms-2)
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesa m = helliphelliphelliphelliphellip kg
33
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = 015 ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = 032 ms-2
34
O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = 007 ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
35
Velikost zrychleniacutehellipa4 = 016 ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
5 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
2ms015
670010
670010
1
11
11
mFa
kgmNF 2ms030
670020
670020
2
22
22
mFa
kgmNF
2ms0085
170110
170110
3
33
33
mFa
kgmNF 2ms017
170120
170120
4
44
44
mFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem - hodnoty zrychleniacute ziacuteskaneacute z grafů a vyacutepočtem jsou teacuteměř shodneacute
6 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f(a) Určete směrnici přiacutemky
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesahelliphellipm = 547 g
36
37
Dynamika 56 III NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Dvě tělesa na sebe navzaacutejem působiacute stejně velkyacutemi silami opačneacuteho směru 21 FF Tyto siacutely vznikajiacute a zanikajiacute současně
Ciacutel Ověřit III Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest dva siloměry DFS-BTA dva plošneacute siloměry FP-BTA
Scheacutema
38
Postup 1 Siloměry DFS-BTA zapojiacuteme do konektorů CH 1 a CH 2 LabQuestu Siloměry
přepneme na rozsah 0-50 N 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 30 s Frekvence 20 čteniacutes Senzory ndash
Obraacuteceně- CH 1 Siloměr Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Jeden siloměr držiacuteme (nebo upevniacuteme)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Druhou rukou střiacutedavě taacutehneme a uvolňujeme druhyacute siloměr kteryacute je zapojenyacute k prvniacutemu Měřiacuteme změnu sil po dobu 30 sekund
5 Vyhodnotiacuteme měřeniacute ndash velikost směr současnost sil F1 a F2 6 Mezi siloměry vlož provaacutezek (viz scheacutema) Změniacute se nějak vyacutesledek měřeniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na plošneacute siloměry namontujeme rukojeti Připojiacuteme je do konektorů CH 1 a CH 2
LabQuestu Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Dva studenti prostřednictviacutem těchto vah tlačiacute proti sobě ndash podobně jako bruslaři na obraacutezku (viz vyacuteše) Vyhodnotiacuteme měřeniacute
2 Pomociacute voziacutečkoveacute draacutehy a dvou siloměrů jeden upevněnyacute na jednom voziacutečku a druhyacute na druheacutem voziacutečku uskutečni naacuteraz (pružnaacute sraacutežka) voziacutečků se siloměry (viz niacuteže) Na siloměry upevni magnety Podobnyacute děj nastane při naacuterazu miacuteče na zeď (zem)
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
18
2 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
Určete dobu trvaacuteniacute volneacuteho paacutedu tělesa a zjistěte draacutehu kterou urazilo Na zaacutekladě těchto uacutedajů vypočiacutetejte velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute
čas y (m)
063333 000000 066667 -000316 070000 -001579 073333 -003473 076667 -007894 080000 -012631 083333 -018630 086667 -024946 090000 -033787 093333 -041997 096667 -051786 100000 -063470 103333 -075469 106667 -089994 110000 -103572 113333 -119992 116667 -137360
t = 116667 ndash 063333 = 053334 s s = 137360 m
2t2sg g = 966 ms-2
19
Kinematika 53 ROVNOMĚRNYacute POHYB PO KRUŽNICI
Fyzikaacutelniacute princip Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici je nejjednoduššiacute křivočaryacute pohyb Trajektoriiacute tohoto
pohybu je kružnice Pro velikost uacutehloveacute draacutehy platiacute vztah trs
Velikost rychlosti je
konstantniacute
(v = ωmiddotr) Pro velikost dostřediveacuteho zrychleniacute platiacute vztah rr
vad2
2
Ciacutel Proveacutest videoanalyacutezu rovnoměrneacuteho pohybu po kružnici Pomůcky Program Logger Pro video bdquokololdquo deacutelkoveacute měřidlo digitaacutelniacute fotoaparaacutet
Scheacutema
20
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme rovnoměrnyacute pohyb po kružnici (viz
scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na bdquokoleldquo si zvoliacuteme jeden bod (žlutaacute naacutelepka) a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod
vklaacutedaacuteme do tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do středu kola (osa otaacutečeniacute)
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka (1 sniacutemek) 1 m ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafu y = f (t) funkci sinus Z teacuteto funkce určiacuteme uacutehlovou rychlost ω Z niacute pak frekvenci a periodu
10 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete obvodovou rychlost 2 Z měřeniacute na kolotoči určete uacutehlovou rychlost kmitočet a periodu Daacutele pak dostřediveacute
zrychleniacute
21
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost -----
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
-----
Frekvence f
Perioda T
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad
22
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T -----
Uacutehlovaacute rychlost
Frekvence f
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad 3 Zaacutevěr
23
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost ----- parametr B 2296 radsndash1 Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- parametr A 0300 m
Frekvence f 2
f 0365 Hz
Perioda T fT 1 2740 s
Obvodovaacute rychlost v rv 0688 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 1581 msndash2
24
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T ----- 5 s
Uacutehlovaacute rychlost T
f 2 126 radsndash1
Frekvence f fT 1 02 Hz
Obvodovaacute rychlost v rv 166 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 210 msndash2 3 Zaacutevěr
Měřeniacutem a vyacutepočtem byly určeny přibližneacute hodnoty jednotlivyacutech veličin Kolo i kolotoč se po roztočeniacute trochu zpomalujiacute a jejich osa otaacutečeniacute neniacute ve staacuteleacute poloze Z ukaacutezaneacuteho grafu časoveacuteho průběhu zrychleniacute bodu na obvodu kolotoče vyplyacutevaacute že se zrychleniacute i při setrvačneacutem pohybu zmenšuje a pravidelně koliacutesaacute Zřejmě se kolotoč zcela neotaacutečiacute ve vodorovneacute rovině
25
Kinematika 54 RYCHLOST OTAacuteČENIacute KMITOČET
Fyzikaacutelniacute princip Velikost rychlosti hmotneacuteho bodu můžeme vyjaacutedřit pomociacute vztahu
Trfrrv
22 kde f je kmitočet (frekvence) pohybu T je oběžnaacute doba a r je
poloměr kružnice (trajektorie pohybu) Ciacutel Změřit kmitočet pohybu po kružnici Určit rychlost hmotneacuteho bodu Pomůcky LabQuest luxmetr LS-BTA senzor světla TILT-BTA otaacutečejiacuteciacute se těleso ndash ventilaacutetor vrtačkahellip
Scheacutema
Postup 1 Světelnyacute senzor TILT-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest
26
3 V menu Senzory ndash Zaacuteznam dat nastaviacuteme Režim Časovaacute zaacutekladna Frekvence 1 000 čteniacutes Trvaacuteniacute 01 s
4 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme senzor nad otaacutečejiacuteciacute se těleso (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu
6 Z grafu odečteme kmitočet pohybu Z poloměru kružnice a kmitočtu vypočiacutetaacuteme rychlost
pohybu hmotneacuteho bodu Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete uacutehlovou rychlost 2 Určete pro danyacute kmitočet počet otaacuteček za minutu 3 Zopakujte měřeniacute pro jineacute otaacutečiveacute pohyby
27
Dynamika 55 II NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Velikost zrychleniacute a hmotneacuteho bodu je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti vyacuteslednice sil F působiacuteciacutech na
hmotnyacute bod a nepřiacutemo uacuteměrnaacute hmotnosti hmotneacuteho bodu mFa
Ciacutel Ověřit II Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA akcelerometr LGA-BTA senzor polohy a pohybu MD-BTD souprava pro mechaniku VDS
Scheacutema
28
Postup 1 Senzor polohy a pohybu MD-BTD zapojiacuteme do konektoru DIG 1 LabQuestu Na voziacuteček
připojiacuteme vlaacutekno a na něj zavěsiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 10 g 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Pustiacuteme voziacuteček Zachytiacuteme jej těsně
před koncem voziacutečkoveacute draacutehy Měřiacuteme zrychleniacute a pohybu voziacutečku 5 Měřeniacute opakujeme se zaacutevažiacutem 20 g 6 Porovnaacuteme oba grafy
a) Jak se voziacuteček pohybuje (druh pohybu) b) Jakyacute maacute vliv velikost siacutely F na zrychleniacute a voziacutečku
7 Na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute (500 g) ndash viz fotografie vyacuteše 8 Zopakujeme měřeniacute v bodech 1 až 6 9 Zvaacutežiacuteme voziacuteček a určiacuteme zrychleniacute z Newtonova zaacutekona Porovnaacuteme hodnoty zrychleniacute
měřeniacutem a vyacutepočtem Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na voziacuteček připevni siloměr a akcelerometr Změř jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost
siacutely F Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Tahaacuteme za siloměr tam a zpět (voziacuteček se pohybuje) Sledujeme jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost siacutely F
2 Provedeme stejneacute měřeniacute ale na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 500 g Porovnaacuteme
obě měřeniacute 3 Určiacuteme směrnici přiacutemky funkce F = f (a) Porovnaacuteme s hmotnostiacute (tělesa) voziacutečku 4 Upevniacuteme hranol na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěsiacuteme na siloměr
Rozkmitaacuteme a měřiacuteme zaacutevislost F = f(a) Určiacuteme směrnici funkce
29
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
30
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa4 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
6 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
31
2
1
11
11
msmFa
kgmNF
2
2
22
22
msmFa
kgmNF
2
3
33
33
msmFa
kgmNF
2
4
44
44
msmFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem
7 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f (a) Určete směrnici přiacutemky
32
-5 -3 -1 1 3 5
siacutela (N)
zrychleniacute (ms-2)
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesa m = helliphelliphelliphelliphellip kg
33
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = 015 ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = 032 ms-2
34
O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = 007 ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
35
Velikost zrychleniacutehellipa4 = 016 ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
5 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
2ms015
670010
670010
1
11
11
mFa
kgmNF 2ms030
670020
670020
2
22
22
mFa
kgmNF
2ms0085
170110
170110
3
33
33
mFa
kgmNF 2ms017
170120
170120
4
44
44
mFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem - hodnoty zrychleniacute ziacuteskaneacute z grafů a vyacutepočtem jsou teacuteměř shodneacute
6 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f(a) Určete směrnici přiacutemky
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesahelliphellipm = 547 g
36
37
Dynamika 56 III NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Dvě tělesa na sebe navzaacutejem působiacute stejně velkyacutemi silami opačneacuteho směru 21 FF Tyto siacutely vznikajiacute a zanikajiacute současně
Ciacutel Ověřit III Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest dva siloměry DFS-BTA dva plošneacute siloměry FP-BTA
Scheacutema
38
Postup 1 Siloměry DFS-BTA zapojiacuteme do konektorů CH 1 a CH 2 LabQuestu Siloměry
přepneme na rozsah 0-50 N 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 30 s Frekvence 20 čteniacutes Senzory ndash
Obraacuteceně- CH 1 Siloměr Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Jeden siloměr držiacuteme (nebo upevniacuteme)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Druhou rukou střiacutedavě taacutehneme a uvolňujeme druhyacute siloměr kteryacute je zapojenyacute k prvniacutemu Měřiacuteme změnu sil po dobu 30 sekund
5 Vyhodnotiacuteme měřeniacute ndash velikost směr současnost sil F1 a F2 6 Mezi siloměry vlož provaacutezek (viz scheacutema) Změniacute se nějak vyacutesledek měřeniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na plošneacute siloměry namontujeme rukojeti Připojiacuteme je do konektorů CH 1 a CH 2
LabQuestu Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Dva studenti prostřednictviacutem těchto vah tlačiacute proti sobě ndash podobně jako bruslaři na obraacutezku (viz vyacuteše) Vyhodnotiacuteme měřeniacute
2 Pomociacute voziacutečkoveacute draacutehy a dvou siloměrů jeden upevněnyacute na jednom voziacutečku a druhyacute na druheacutem voziacutečku uskutečni naacuteraz (pružnaacute sraacutežka) voziacutečků se siloměry (viz niacuteže) Na siloměry upevni magnety Podobnyacute děj nastane při naacuterazu miacuteče na zeď (zem)
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
19
Kinematika 53 ROVNOMĚRNYacute POHYB PO KRUŽNICI
Fyzikaacutelniacute princip Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici je nejjednoduššiacute křivočaryacute pohyb Trajektoriiacute tohoto
pohybu je kružnice Pro velikost uacutehloveacute draacutehy platiacute vztah trs
Velikost rychlosti je
konstantniacute
(v = ωmiddotr) Pro velikost dostřediveacuteho zrychleniacute platiacute vztah rr
vad2
2
Ciacutel Proveacutest videoanalyacutezu rovnoměrneacuteho pohybu po kružnici Pomůcky Program Logger Pro video bdquokololdquo deacutelkoveacute měřidlo digitaacutelniacute fotoaparaacutet
Scheacutema
20
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme rovnoměrnyacute pohyb po kružnici (viz
scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na bdquokoleldquo si zvoliacuteme jeden bod (žlutaacute naacutelepka) a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod
vklaacutedaacuteme do tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do středu kola (osa otaacutečeniacute)
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka (1 sniacutemek) 1 m ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafu y = f (t) funkci sinus Z teacuteto funkce určiacuteme uacutehlovou rychlost ω Z niacute pak frekvenci a periodu
10 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete obvodovou rychlost 2 Z měřeniacute na kolotoči určete uacutehlovou rychlost kmitočet a periodu Daacutele pak dostřediveacute
zrychleniacute
21
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost -----
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
-----
Frekvence f
Perioda T
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad
22
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T -----
Uacutehlovaacute rychlost
Frekvence f
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad 3 Zaacutevěr
23
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost ----- parametr B 2296 radsndash1 Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- parametr A 0300 m
Frekvence f 2
f 0365 Hz
Perioda T fT 1 2740 s
Obvodovaacute rychlost v rv 0688 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 1581 msndash2
24
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T ----- 5 s
Uacutehlovaacute rychlost T
f 2 126 radsndash1
Frekvence f fT 1 02 Hz
Obvodovaacute rychlost v rv 166 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 210 msndash2 3 Zaacutevěr
Měřeniacutem a vyacutepočtem byly určeny přibližneacute hodnoty jednotlivyacutech veličin Kolo i kolotoč se po roztočeniacute trochu zpomalujiacute a jejich osa otaacutečeniacute neniacute ve staacuteleacute poloze Z ukaacutezaneacuteho grafu časoveacuteho průběhu zrychleniacute bodu na obvodu kolotoče vyplyacutevaacute že se zrychleniacute i při setrvačneacutem pohybu zmenšuje a pravidelně koliacutesaacute Zřejmě se kolotoč zcela neotaacutečiacute ve vodorovneacute rovině
25
Kinematika 54 RYCHLOST OTAacuteČENIacute KMITOČET
Fyzikaacutelniacute princip Velikost rychlosti hmotneacuteho bodu můžeme vyjaacutedřit pomociacute vztahu
Trfrrv
22 kde f je kmitočet (frekvence) pohybu T je oběžnaacute doba a r je
poloměr kružnice (trajektorie pohybu) Ciacutel Změřit kmitočet pohybu po kružnici Určit rychlost hmotneacuteho bodu Pomůcky LabQuest luxmetr LS-BTA senzor světla TILT-BTA otaacutečejiacuteciacute se těleso ndash ventilaacutetor vrtačkahellip
Scheacutema
Postup 1 Světelnyacute senzor TILT-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest
26
3 V menu Senzory ndash Zaacuteznam dat nastaviacuteme Režim Časovaacute zaacutekladna Frekvence 1 000 čteniacutes Trvaacuteniacute 01 s
4 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme senzor nad otaacutečejiacuteciacute se těleso (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu
6 Z grafu odečteme kmitočet pohybu Z poloměru kružnice a kmitočtu vypočiacutetaacuteme rychlost
pohybu hmotneacuteho bodu Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete uacutehlovou rychlost 2 Určete pro danyacute kmitočet počet otaacuteček za minutu 3 Zopakujte měřeniacute pro jineacute otaacutečiveacute pohyby
27
Dynamika 55 II NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Velikost zrychleniacute a hmotneacuteho bodu je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti vyacuteslednice sil F působiacuteciacutech na
hmotnyacute bod a nepřiacutemo uacuteměrnaacute hmotnosti hmotneacuteho bodu mFa
Ciacutel Ověřit II Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA akcelerometr LGA-BTA senzor polohy a pohybu MD-BTD souprava pro mechaniku VDS
Scheacutema
28
Postup 1 Senzor polohy a pohybu MD-BTD zapojiacuteme do konektoru DIG 1 LabQuestu Na voziacuteček
připojiacuteme vlaacutekno a na něj zavěsiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 10 g 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Pustiacuteme voziacuteček Zachytiacuteme jej těsně
před koncem voziacutečkoveacute draacutehy Měřiacuteme zrychleniacute a pohybu voziacutečku 5 Měřeniacute opakujeme se zaacutevažiacutem 20 g 6 Porovnaacuteme oba grafy
a) Jak se voziacuteček pohybuje (druh pohybu) b) Jakyacute maacute vliv velikost siacutely F na zrychleniacute a voziacutečku
7 Na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute (500 g) ndash viz fotografie vyacuteše 8 Zopakujeme měřeniacute v bodech 1 až 6 9 Zvaacutežiacuteme voziacuteček a určiacuteme zrychleniacute z Newtonova zaacutekona Porovnaacuteme hodnoty zrychleniacute
měřeniacutem a vyacutepočtem Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na voziacuteček připevni siloměr a akcelerometr Změř jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost
siacutely F Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Tahaacuteme za siloměr tam a zpět (voziacuteček se pohybuje) Sledujeme jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost siacutely F
2 Provedeme stejneacute měřeniacute ale na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 500 g Porovnaacuteme
obě měřeniacute 3 Určiacuteme směrnici přiacutemky funkce F = f (a) Porovnaacuteme s hmotnostiacute (tělesa) voziacutečku 4 Upevniacuteme hranol na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěsiacuteme na siloměr
Rozkmitaacuteme a měřiacuteme zaacutevislost F = f(a) Určiacuteme směrnici funkce
29
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
30
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa4 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
6 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
31
2
1
11
11
msmFa
kgmNF
2
2
22
22
msmFa
kgmNF
2
3
33
33
msmFa
kgmNF
2
4
44
44
msmFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem
7 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f (a) Určete směrnici přiacutemky
32
-5 -3 -1 1 3 5
siacutela (N)
zrychleniacute (ms-2)
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesa m = helliphelliphelliphelliphellip kg
33
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = 015 ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = 032 ms-2
34
O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = 007 ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
35
Velikost zrychleniacutehellipa4 = 016 ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
5 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
2ms015
670010
670010
1
11
11
mFa
kgmNF 2ms030
670020
670020
2
22
22
mFa
kgmNF
2ms0085
170110
170110
3
33
33
mFa
kgmNF 2ms017
170120
170120
4
44
44
mFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem - hodnoty zrychleniacute ziacuteskaneacute z grafů a vyacutepočtem jsou teacuteměř shodneacute
6 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f(a) Určete směrnici přiacutemky
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesahelliphellipm = 547 g
36
37
Dynamika 56 III NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Dvě tělesa na sebe navzaacutejem působiacute stejně velkyacutemi silami opačneacuteho směru 21 FF Tyto siacutely vznikajiacute a zanikajiacute současně
Ciacutel Ověřit III Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest dva siloměry DFS-BTA dva plošneacute siloměry FP-BTA
Scheacutema
38
Postup 1 Siloměry DFS-BTA zapojiacuteme do konektorů CH 1 a CH 2 LabQuestu Siloměry
přepneme na rozsah 0-50 N 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 30 s Frekvence 20 čteniacutes Senzory ndash
Obraacuteceně- CH 1 Siloměr Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Jeden siloměr držiacuteme (nebo upevniacuteme)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Druhou rukou střiacutedavě taacutehneme a uvolňujeme druhyacute siloměr kteryacute je zapojenyacute k prvniacutemu Měřiacuteme změnu sil po dobu 30 sekund
5 Vyhodnotiacuteme měřeniacute ndash velikost směr současnost sil F1 a F2 6 Mezi siloměry vlož provaacutezek (viz scheacutema) Změniacute se nějak vyacutesledek měřeniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na plošneacute siloměry namontujeme rukojeti Připojiacuteme je do konektorů CH 1 a CH 2
LabQuestu Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Dva studenti prostřednictviacutem těchto vah tlačiacute proti sobě ndash podobně jako bruslaři na obraacutezku (viz vyacuteše) Vyhodnotiacuteme měřeniacute
2 Pomociacute voziacutečkoveacute draacutehy a dvou siloměrů jeden upevněnyacute na jednom voziacutečku a druhyacute na druheacutem voziacutečku uskutečni naacuteraz (pružnaacute sraacutežka) voziacutečků se siloměry (viz niacuteže) Na siloměry upevni magnety Podobnyacute děj nastane při naacuterazu miacuteče na zeď (zem)
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
20
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme rovnoměrnyacute pohyb po kružnici (viz
scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na bdquokoleldquo si zvoliacuteme jeden bod (žlutaacute naacutelepka) a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod
vklaacutedaacuteme do tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do středu kola (osa otaacutečeniacute)
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka (1 sniacutemek) 1 m ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafu y = f (t) funkci sinus Z teacuteto funkce určiacuteme uacutehlovou rychlost ω Z niacute pak frekvenci a periodu
10 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete obvodovou rychlost 2 Z měřeniacute na kolotoči určete uacutehlovou rychlost kmitočet a periodu Daacutele pak dostřediveacute
zrychleniacute
21
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost -----
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
-----
Frekvence f
Perioda T
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad
22
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T -----
Uacutehlovaacute rychlost
Frekvence f
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad 3 Zaacutevěr
23
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost ----- parametr B 2296 radsndash1 Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- parametr A 0300 m
Frekvence f 2
f 0365 Hz
Perioda T fT 1 2740 s
Obvodovaacute rychlost v rv 0688 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 1581 msndash2
24
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T ----- 5 s
Uacutehlovaacute rychlost T
f 2 126 radsndash1
Frekvence f fT 1 02 Hz
Obvodovaacute rychlost v rv 166 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 210 msndash2 3 Zaacutevěr
Měřeniacutem a vyacutepočtem byly určeny přibližneacute hodnoty jednotlivyacutech veličin Kolo i kolotoč se po roztočeniacute trochu zpomalujiacute a jejich osa otaacutečeniacute neniacute ve staacuteleacute poloze Z ukaacutezaneacuteho grafu časoveacuteho průběhu zrychleniacute bodu na obvodu kolotoče vyplyacutevaacute že se zrychleniacute i při setrvačneacutem pohybu zmenšuje a pravidelně koliacutesaacute Zřejmě se kolotoč zcela neotaacutečiacute ve vodorovneacute rovině
25
Kinematika 54 RYCHLOST OTAacuteČENIacute KMITOČET
Fyzikaacutelniacute princip Velikost rychlosti hmotneacuteho bodu můžeme vyjaacutedřit pomociacute vztahu
Trfrrv
22 kde f je kmitočet (frekvence) pohybu T je oběžnaacute doba a r je
poloměr kružnice (trajektorie pohybu) Ciacutel Změřit kmitočet pohybu po kružnici Určit rychlost hmotneacuteho bodu Pomůcky LabQuest luxmetr LS-BTA senzor světla TILT-BTA otaacutečejiacuteciacute se těleso ndash ventilaacutetor vrtačkahellip
Scheacutema
Postup 1 Světelnyacute senzor TILT-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest
26
3 V menu Senzory ndash Zaacuteznam dat nastaviacuteme Režim Časovaacute zaacutekladna Frekvence 1 000 čteniacutes Trvaacuteniacute 01 s
4 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme senzor nad otaacutečejiacuteciacute se těleso (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu
6 Z grafu odečteme kmitočet pohybu Z poloměru kružnice a kmitočtu vypočiacutetaacuteme rychlost
pohybu hmotneacuteho bodu Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete uacutehlovou rychlost 2 Určete pro danyacute kmitočet počet otaacuteček za minutu 3 Zopakujte měřeniacute pro jineacute otaacutečiveacute pohyby
27
Dynamika 55 II NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Velikost zrychleniacute a hmotneacuteho bodu je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti vyacuteslednice sil F působiacuteciacutech na
hmotnyacute bod a nepřiacutemo uacuteměrnaacute hmotnosti hmotneacuteho bodu mFa
Ciacutel Ověřit II Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA akcelerometr LGA-BTA senzor polohy a pohybu MD-BTD souprava pro mechaniku VDS
Scheacutema
28
Postup 1 Senzor polohy a pohybu MD-BTD zapojiacuteme do konektoru DIG 1 LabQuestu Na voziacuteček
připojiacuteme vlaacutekno a na něj zavěsiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 10 g 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Pustiacuteme voziacuteček Zachytiacuteme jej těsně
před koncem voziacutečkoveacute draacutehy Měřiacuteme zrychleniacute a pohybu voziacutečku 5 Měřeniacute opakujeme se zaacutevažiacutem 20 g 6 Porovnaacuteme oba grafy
a) Jak se voziacuteček pohybuje (druh pohybu) b) Jakyacute maacute vliv velikost siacutely F na zrychleniacute a voziacutečku
7 Na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute (500 g) ndash viz fotografie vyacuteše 8 Zopakujeme měřeniacute v bodech 1 až 6 9 Zvaacutežiacuteme voziacuteček a určiacuteme zrychleniacute z Newtonova zaacutekona Porovnaacuteme hodnoty zrychleniacute
měřeniacutem a vyacutepočtem Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na voziacuteček připevni siloměr a akcelerometr Změř jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost
siacutely F Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Tahaacuteme za siloměr tam a zpět (voziacuteček se pohybuje) Sledujeme jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost siacutely F
2 Provedeme stejneacute měřeniacute ale na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 500 g Porovnaacuteme
obě měřeniacute 3 Určiacuteme směrnici přiacutemky funkce F = f (a) Porovnaacuteme s hmotnostiacute (tělesa) voziacutečku 4 Upevniacuteme hranol na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěsiacuteme na siloměr
Rozkmitaacuteme a měřiacuteme zaacutevislost F = f(a) Určiacuteme směrnici funkce
29
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
30
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa4 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
6 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
31
2
1
11
11
msmFa
kgmNF
2
2
22
22
msmFa
kgmNF
2
3
33
33
msmFa
kgmNF
2
4
44
44
msmFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem
7 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f (a) Určete směrnici přiacutemky
32
-5 -3 -1 1 3 5
siacutela (N)
zrychleniacute (ms-2)
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesa m = helliphelliphelliphelliphellip kg
33
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = 015 ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = 032 ms-2
34
O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = 007 ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
35
Velikost zrychleniacutehellipa4 = 016 ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
5 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
2ms015
670010
670010
1
11
11
mFa
kgmNF 2ms030
670020
670020
2
22
22
mFa
kgmNF
2ms0085
170110
170110
3
33
33
mFa
kgmNF 2ms017
170120
170120
4
44
44
mFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem - hodnoty zrychleniacute ziacuteskaneacute z grafů a vyacutepočtem jsou teacuteměř shodneacute
6 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f(a) Určete směrnici přiacutemky
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesahelliphellipm = 547 g
36
37
Dynamika 56 III NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Dvě tělesa na sebe navzaacutejem působiacute stejně velkyacutemi silami opačneacuteho směru 21 FF Tyto siacutely vznikajiacute a zanikajiacute současně
Ciacutel Ověřit III Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest dva siloměry DFS-BTA dva plošneacute siloměry FP-BTA
Scheacutema
38
Postup 1 Siloměry DFS-BTA zapojiacuteme do konektorů CH 1 a CH 2 LabQuestu Siloměry
přepneme na rozsah 0-50 N 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 30 s Frekvence 20 čteniacutes Senzory ndash
Obraacuteceně- CH 1 Siloměr Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Jeden siloměr držiacuteme (nebo upevniacuteme)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Druhou rukou střiacutedavě taacutehneme a uvolňujeme druhyacute siloměr kteryacute je zapojenyacute k prvniacutemu Měřiacuteme změnu sil po dobu 30 sekund
5 Vyhodnotiacuteme měřeniacute ndash velikost směr současnost sil F1 a F2 6 Mezi siloměry vlož provaacutezek (viz scheacutema) Změniacute se nějak vyacutesledek měřeniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na plošneacute siloměry namontujeme rukojeti Připojiacuteme je do konektorů CH 1 a CH 2
LabQuestu Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Dva studenti prostřednictviacutem těchto vah tlačiacute proti sobě ndash podobně jako bruslaři na obraacutezku (viz vyacuteše) Vyhodnotiacuteme měřeniacute
2 Pomociacute voziacutečkoveacute draacutehy a dvou siloměrů jeden upevněnyacute na jednom voziacutečku a druhyacute na druheacutem voziacutečku uskutečni naacuteraz (pružnaacute sraacutežka) voziacutečků se siloměry (viz niacuteže) Na siloměry upevni magnety Podobnyacute děj nastane při naacuterazu miacuteče na zeď (zem)
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
21
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost -----
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
-----
Frekvence f
Perioda T
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad
22
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T -----
Uacutehlovaacute rychlost
Frekvence f
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad 3 Zaacutevěr
23
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost ----- parametr B 2296 radsndash1 Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- parametr A 0300 m
Frekvence f 2
f 0365 Hz
Perioda T fT 1 2740 s
Obvodovaacute rychlost v rv 0688 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 1581 msndash2
24
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T ----- 5 s
Uacutehlovaacute rychlost T
f 2 126 radsndash1
Frekvence f fT 1 02 Hz
Obvodovaacute rychlost v rv 166 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 210 msndash2 3 Zaacutevěr
Měřeniacutem a vyacutepočtem byly určeny přibližneacute hodnoty jednotlivyacutech veličin Kolo i kolotoč se po roztočeniacute trochu zpomalujiacute a jejich osa otaacutečeniacute neniacute ve staacuteleacute poloze Z ukaacutezaneacuteho grafu časoveacuteho průběhu zrychleniacute bodu na obvodu kolotoče vyplyacutevaacute že se zrychleniacute i při setrvačneacutem pohybu zmenšuje a pravidelně koliacutesaacute Zřejmě se kolotoč zcela neotaacutečiacute ve vodorovneacute rovině
25
Kinematika 54 RYCHLOST OTAacuteČENIacute KMITOČET
Fyzikaacutelniacute princip Velikost rychlosti hmotneacuteho bodu můžeme vyjaacutedřit pomociacute vztahu
Trfrrv
22 kde f je kmitočet (frekvence) pohybu T je oběžnaacute doba a r je
poloměr kružnice (trajektorie pohybu) Ciacutel Změřit kmitočet pohybu po kružnici Určit rychlost hmotneacuteho bodu Pomůcky LabQuest luxmetr LS-BTA senzor světla TILT-BTA otaacutečejiacuteciacute se těleso ndash ventilaacutetor vrtačkahellip
Scheacutema
Postup 1 Světelnyacute senzor TILT-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest
26
3 V menu Senzory ndash Zaacuteznam dat nastaviacuteme Režim Časovaacute zaacutekladna Frekvence 1 000 čteniacutes Trvaacuteniacute 01 s
4 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme senzor nad otaacutečejiacuteciacute se těleso (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu
6 Z grafu odečteme kmitočet pohybu Z poloměru kružnice a kmitočtu vypočiacutetaacuteme rychlost
pohybu hmotneacuteho bodu Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete uacutehlovou rychlost 2 Určete pro danyacute kmitočet počet otaacuteček za minutu 3 Zopakujte měřeniacute pro jineacute otaacutečiveacute pohyby
27
Dynamika 55 II NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Velikost zrychleniacute a hmotneacuteho bodu je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti vyacuteslednice sil F působiacuteciacutech na
hmotnyacute bod a nepřiacutemo uacuteměrnaacute hmotnosti hmotneacuteho bodu mFa
Ciacutel Ověřit II Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA akcelerometr LGA-BTA senzor polohy a pohybu MD-BTD souprava pro mechaniku VDS
Scheacutema
28
Postup 1 Senzor polohy a pohybu MD-BTD zapojiacuteme do konektoru DIG 1 LabQuestu Na voziacuteček
připojiacuteme vlaacutekno a na něj zavěsiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 10 g 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Pustiacuteme voziacuteček Zachytiacuteme jej těsně
před koncem voziacutečkoveacute draacutehy Měřiacuteme zrychleniacute a pohybu voziacutečku 5 Měřeniacute opakujeme se zaacutevažiacutem 20 g 6 Porovnaacuteme oba grafy
a) Jak se voziacuteček pohybuje (druh pohybu) b) Jakyacute maacute vliv velikost siacutely F na zrychleniacute a voziacutečku
7 Na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute (500 g) ndash viz fotografie vyacuteše 8 Zopakujeme měřeniacute v bodech 1 až 6 9 Zvaacutežiacuteme voziacuteček a určiacuteme zrychleniacute z Newtonova zaacutekona Porovnaacuteme hodnoty zrychleniacute
měřeniacutem a vyacutepočtem Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na voziacuteček připevni siloměr a akcelerometr Změř jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost
siacutely F Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Tahaacuteme za siloměr tam a zpět (voziacuteček se pohybuje) Sledujeme jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost siacutely F
2 Provedeme stejneacute měřeniacute ale na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 500 g Porovnaacuteme
obě měřeniacute 3 Určiacuteme směrnici přiacutemky funkce F = f (a) Porovnaacuteme s hmotnostiacute (tělesa) voziacutečku 4 Upevniacuteme hranol na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěsiacuteme na siloměr
Rozkmitaacuteme a měřiacuteme zaacutevislost F = f(a) Určiacuteme směrnici funkce
29
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
30
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa4 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
6 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
31
2
1
11
11
msmFa
kgmNF
2
2
22
22
msmFa
kgmNF
2
3
33
33
msmFa
kgmNF
2
4
44
44
msmFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem
7 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f (a) Určete směrnici přiacutemky
32
-5 -3 -1 1 3 5
siacutela (N)
zrychleniacute (ms-2)
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesa m = helliphelliphelliphelliphellip kg
33
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = 015 ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = 032 ms-2
34
O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = 007 ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
35
Velikost zrychleniacutehellipa4 = 016 ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
5 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
2ms015
670010
670010
1
11
11
mFa
kgmNF 2ms030
670020
670020
2
22
22
mFa
kgmNF
2ms0085
170110
170110
3
33
33
mFa
kgmNF 2ms017
170120
170120
4
44
44
mFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem - hodnoty zrychleniacute ziacuteskaneacute z grafů a vyacutepočtem jsou teacuteměř shodneacute
6 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f(a) Určete směrnici přiacutemky
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesahelliphellipm = 547 g
36
37
Dynamika 56 III NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Dvě tělesa na sebe navzaacutejem působiacute stejně velkyacutemi silami opačneacuteho směru 21 FF Tyto siacutely vznikajiacute a zanikajiacute současně
Ciacutel Ověřit III Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest dva siloměry DFS-BTA dva plošneacute siloměry FP-BTA
Scheacutema
38
Postup 1 Siloměry DFS-BTA zapojiacuteme do konektorů CH 1 a CH 2 LabQuestu Siloměry
přepneme na rozsah 0-50 N 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 30 s Frekvence 20 čteniacutes Senzory ndash
Obraacuteceně- CH 1 Siloměr Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Jeden siloměr držiacuteme (nebo upevniacuteme)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Druhou rukou střiacutedavě taacutehneme a uvolňujeme druhyacute siloměr kteryacute je zapojenyacute k prvniacutemu Měřiacuteme změnu sil po dobu 30 sekund
5 Vyhodnotiacuteme měřeniacute ndash velikost směr současnost sil F1 a F2 6 Mezi siloměry vlož provaacutezek (viz scheacutema) Změniacute se nějak vyacutesledek měřeniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na plošneacute siloměry namontujeme rukojeti Připojiacuteme je do konektorů CH 1 a CH 2
LabQuestu Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Dva studenti prostřednictviacutem těchto vah tlačiacute proti sobě ndash podobně jako bruslaři na obraacutezku (viz vyacuteše) Vyhodnotiacuteme měřeniacute
2 Pomociacute voziacutečkoveacute draacutehy a dvou siloměrů jeden upevněnyacute na jednom voziacutečku a druhyacute na druheacutem voziacutečku uskutečni naacuteraz (pružnaacute sraacutežka) voziacutečků se siloměry (viz niacuteže) Na siloměry upevni magnety Podobnyacute děj nastane při naacuterazu miacuteče na zeď (zem)
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
22
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T -----
Uacutehlovaacute rychlost
Frekvence f
Obvodovaacute rychlost v
Dostřediveacute zrychleniacute ad 3 Zaacutevěr
23
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost ----- parametr B 2296 radsndash1 Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- parametr A 0300 m
Frekvence f 2
f 0365 Hz
Perioda T fT 1 2740 s
Obvodovaacute rychlost v rv 0688 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 1581 msndash2
24
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T ----- 5 s
Uacutehlovaacute rychlost T
f 2 126 radsndash1
Frekvence f fT 1 02 Hz
Obvodovaacute rychlost v rv 166 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 210 msndash2 3 Zaacutevěr
Měřeniacutem a vyacutepočtem byly určeny přibližneacute hodnoty jednotlivyacutech veličin Kolo i kolotoč se po roztočeniacute trochu zpomalujiacute a jejich osa otaacutečeniacute neniacute ve staacuteleacute poloze Z ukaacutezaneacuteho grafu časoveacuteho průběhu zrychleniacute bodu na obvodu kolotoče vyplyacutevaacute že se zrychleniacute i při setrvačneacutem pohybu zmenšuje a pravidelně koliacutesaacute Zřejmě se kolotoč zcela neotaacutečiacute ve vodorovneacute rovině
25
Kinematika 54 RYCHLOST OTAacuteČENIacute KMITOČET
Fyzikaacutelniacute princip Velikost rychlosti hmotneacuteho bodu můžeme vyjaacutedřit pomociacute vztahu
Trfrrv
22 kde f je kmitočet (frekvence) pohybu T je oběžnaacute doba a r je
poloměr kružnice (trajektorie pohybu) Ciacutel Změřit kmitočet pohybu po kružnici Určit rychlost hmotneacuteho bodu Pomůcky LabQuest luxmetr LS-BTA senzor světla TILT-BTA otaacutečejiacuteciacute se těleso ndash ventilaacutetor vrtačkahellip
Scheacutema
Postup 1 Světelnyacute senzor TILT-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest
26
3 V menu Senzory ndash Zaacuteznam dat nastaviacuteme Režim Časovaacute zaacutekladna Frekvence 1 000 čteniacutes Trvaacuteniacute 01 s
4 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme senzor nad otaacutečejiacuteciacute se těleso (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu
6 Z grafu odečteme kmitočet pohybu Z poloměru kružnice a kmitočtu vypočiacutetaacuteme rychlost
pohybu hmotneacuteho bodu Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete uacutehlovou rychlost 2 Určete pro danyacute kmitočet počet otaacuteček za minutu 3 Zopakujte měřeniacute pro jineacute otaacutečiveacute pohyby
27
Dynamika 55 II NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Velikost zrychleniacute a hmotneacuteho bodu je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti vyacuteslednice sil F působiacuteciacutech na
hmotnyacute bod a nepřiacutemo uacuteměrnaacute hmotnosti hmotneacuteho bodu mFa
Ciacutel Ověřit II Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA akcelerometr LGA-BTA senzor polohy a pohybu MD-BTD souprava pro mechaniku VDS
Scheacutema
28
Postup 1 Senzor polohy a pohybu MD-BTD zapojiacuteme do konektoru DIG 1 LabQuestu Na voziacuteček
připojiacuteme vlaacutekno a na něj zavěsiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 10 g 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Pustiacuteme voziacuteček Zachytiacuteme jej těsně
před koncem voziacutečkoveacute draacutehy Měřiacuteme zrychleniacute a pohybu voziacutečku 5 Měřeniacute opakujeme se zaacutevažiacutem 20 g 6 Porovnaacuteme oba grafy
a) Jak se voziacuteček pohybuje (druh pohybu) b) Jakyacute maacute vliv velikost siacutely F na zrychleniacute a voziacutečku
7 Na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute (500 g) ndash viz fotografie vyacuteše 8 Zopakujeme měřeniacute v bodech 1 až 6 9 Zvaacutežiacuteme voziacuteček a určiacuteme zrychleniacute z Newtonova zaacutekona Porovnaacuteme hodnoty zrychleniacute
měřeniacutem a vyacutepočtem Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na voziacuteček připevni siloměr a akcelerometr Změř jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost
siacutely F Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Tahaacuteme za siloměr tam a zpět (voziacuteček se pohybuje) Sledujeme jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost siacutely F
2 Provedeme stejneacute měřeniacute ale na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 500 g Porovnaacuteme
obě měřeniacute 3 Určiacuteme směrnici přiacutemky funkce F = f (a) Porovnaacuteme s hmotnostiacute (tělesa) voziacutečku 4 Upevniacuteme hranol na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěsiacuteme na siloměr
Rozkmitaacuteme a měřiacuteme zaacutevislost F = f(a) Určiacuteme směrnici funkce
29
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
30
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa4 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
6 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
31
2
1
11
11
msmFa
kgmNF
2
2
22
22
msmFa
kgmNF
2
3
33
33
msmFa
kgmNF
2
4
44
44
msmFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem
7 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f (a) Určete směrnici přiacutemky
32
-5 -3 -1 1 3 5
siacutela (N)
zrychleniacute (ms-2)
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesa m = helliphelliphelliphelliphellip kg
33
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = 015 ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = 032 ms-2
34
O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = 007 ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
35
Velikost zrychleniacutehellipa4 = 016 ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
5 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
2ms015
670010
670010
1
11
11
mFa
kgmNF 2ms030
670020
670020
2
22
22
mFa
kgmNF
2ms0085
170110
170110
3
33
33
mFa
kgmNF 2ms017
170120
170120
4
44
44
mFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem - hodnoty zrychleniacute ziacuteskaneacute z grafů a vyacutepočtem jsou teacuteměř shodneacute
6 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f(a) Určete směrnici přiacutemky
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesahelliphellipm = 547 g
36
37
Dynamika 56 III NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Dvě tělesa na sebe navzaacutejem působiacute stejně velkyacutemi silami opačneacuteho směru 21 FF Tyto siacutely vznikajiacute a zanikajiacute současně
Ciacutel Ověřit III Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest dva siloměry DFS-BTA dva plošneacute siloměry FP-BTA
Scheacutema
38
Postup 1 Siloměry DFS-BTA zapojiacuteme do konektorů CH 1 a CH 2 LabQuestu Siloměry
přepneme na rozsah 0-50 N 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 30 s Frekvence 20 čteniacutes Senzory ndash
Obraacuteceně- CH 1 Siloměr Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Jeden siloměr držiacuteme (nebo upevniacuteme)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Druhou rukou střiacutedavě taacutehneme a uvolňujeme druhyacute siloměr kteryacute je zapojenyacute k prvniacutemu Měřiacuteme změnu sil po dobu 30 sekund
5 Vyhodnotiacuteme měřeniacute ndash velikost směr současnost sil F1 a F2 6 Mezi siloměry vlož provaacutezek (viz scheacutema) Změniacute se nějak vyacutesledek měřeniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na plošneacute siloměry namontujeme rukojeti Připojiacuteme je do konektorů CH 1 a CH 2
LabQuestu Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Dva studenti prostřednictviacutem těchto vah tlačiacute proti sobě ndash podobně jako bruslaři na obraacutezku (viz vyacuteše) Vyhodnotiacuteme měřeniacute
2 Pomociacute voziacutečkoveacute draacutehy a dvou siloměrů jeden upevněnyacute na jednom voziacutečku a druhyacute na druheacutem voziacutečku uskutečni naacuteraz (pružnaacute sraacutežka) voziacutečků se siloměry (viz niacuteže) Na siloměry upevni magnety Podobnyacute děj nastane při naacuterazu miacuteče na zeď (zem)
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
23
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 53 Rovnoměrnyacute pohyb po kružnici Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf časoveacute zaacutevislosti polohy hmotneacuteho bodu při pohybu po kružnicoveacute trajektorii
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Odečteniacute z grafu nebo vyacutepočet
Uacutehlovaacute rychlost ----- parametr B 2296 radsndash1 Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- parametr A 0300 m
Frekvence f 2
f 0365 Hz
Perioda T fT 1 2740 s
Obvodovaacute rychlost v rv 0688 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 1581 msndash2
24
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T ----- 5 s
Uacutehlovaacute rychlost T
f 2 126 radsndash1
Frekvence f fT 1 02 Hz
Obvodovaacute rychlost v rv 166 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 210 msndash2 3 Zaacutevěr
Měřeniacutem a vyacutepočtem byly určeny přibližneacute hodnoty jednotlivyacutech veličin Kolo i kolotoč se po roztočeniacute trochu zpomalujiacute a jejich osa otaacutečeniacute neniacute ve staacuteleacute poloze Z ukaacutezaneacuteho grafu časoveacuteho průběhu zrychleniacute bodu na obvodu kolotoče vyplyacutevaacute že se zrychleniacute i při setrvačneacutem pohybu zmenšuje a pravidelně koliacutesaacute Zřejmě se kolotoč zcela neotaacutečiacute ve vodorovneacute rovině
25
Kinematika 54 RYCHLOST OTAacuteČENIacute KMITOČET
Fyzikaacutelniacute princip Velikost rychlosti hmotneacuteho bodu můžeme vyjaacutedřit pomociacute vztahu
Trfrrv
22 kde f je kmitočet (frekvence) pohybu T je oběžnaacute doba a r je
poloměr kružnice (trajektorie pohybu) Ciacutel Změřit kmitočet pohybu po kružnici Určit rychlost hmotneacuteho bodu Pomůcky LabQuest luxmetr LS-BTA senzor světla TILT-BTA otaacutečejiacuteciacute se těleso ndash ventilaacutetor vrtačkahellip
Scheacutema
Postup 1 Světelnyacute senzor TILT-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest
26
3 V menu Senzory ndash Zaacuteznam dat nastaviacuteme Režim Časovaacute zaacutekladna Frekvence 1 000 čteniacutes Trvaacuteniacute 01 s
4 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme senzor nad otaacutečejiacuteciacute se těleso (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu
6 Z grafu odečteme kmitočet pohybu Z poloměru kružnice a kmitočtu vypočiacutetaacuteme rychlost
pohybu hmotneacuteho bodu Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete uacutehlovou rychlost 2 Určete pro danyacute kmitočet počet otaacuteček za minutu 3 Zopakujte měřeniacute pro jineacute otaacutečiveacute pohyby
27
Dynamika 55 II NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Velikost zrychleniacute a hmotneacuteho bodu je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti vyacuteslednice sil F působiacuteciacutech na
hmotnyacute bod a nepřiacutemo uacuteměrnaacute hmotnosti hmotneacuteho bodu mFa
Ciacutel Ověřit II Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA akcelerometr LGA-BTA senzor polohy a pohybu MD-BTD souprava pro mechaniku VDS
Scheacutema
28
Postup 1 Senzor polohy a pohybu MD-BTD zapojiacuteme do konektoru DIG 1 LabQuestu Na voziacuteček
připojiacuteme vlaacutekno a na něj zavěsiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 10 g 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Pustiacuteme voziacuteček Zachytiacuteme jej těsně
před koncem voziacutečkoveacute draacutehy Měřiacuteme zrychleniacute a pohybu voziacutečku 5 Měřeniacute opakujeme se zaacutevažiacutem 20 g 6 Porovnaacuteme oba grafy
a) Jak se voziacuteček pohybuje (druh pohybu) b) Jakyacute maacute vliv velikost siacutely F na zrychleniacute a voziacutečku
7 Na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute (500 g) ndash viz fotografie vyacuteše 8 Zopakujeme měřeniacute v bodech 1 až 6 9 Zvaacutežiacuteme voziacuteček a určiacuteme zrychleniacute z Newtonova zaacutekona Porovnaacuteme hodnoty zrychleniacute
měřeniacutem a vyacutepočtem Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na voziacuteček připevni siloměr a akcelerometr Změř jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost
siacutely F Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Tahaacuteme za siloměr tam a zpět (voziacuteček se pohybuje) Sledujeme jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost siacutely F
2 Provedeme stejneacute měřeniacute ale na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 500 g Porovnaacuteme
obě měřeniacute 3 Určiacuteme směrnici přiacutemky funkce F = f (a) Porovnaacuteme s hmotnostiacute (tělesa) voziacutečku 4 Upevniacuteme hranol na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěsiacuteme na siloměr
Rozkmitaacuteme a měřiacuteme zaacutevislost F = f(a) Určiacuteme směrnici funkce
29
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
30
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa4 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
6 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
31
2
1
11
11
msmFa
kgmNF
2
2
22
22
msmFa
kgmNF
2
3
33
33
msmFa
kgmNF
2
4
44
44
msmFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem
7 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f (a) Určete směrnici přiacutemky
32
-5 -3 -1 1 3 5
siacutela (N)
zrychleniacute (ms-2)
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesa m = helliphelliphelliphelliphellip kg
33
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = 015 ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = 032 ms-2
34
O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = 007 ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
35
Velikost zrychleniacutehellipa4 = 016 ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
5 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
2ms015
670010
670010
1
11
11
mFa
kgmNF 2ms030
670020
670020
2
22
22
mFa
kgmNF
2ms0085
170110
170110
3
33
33
mFa
kgmNF 2ms017
170120
170120
4
44
44
mFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem - hodnoty zrychleniacute ziacuteskaneacute z grafů a vyacutepočtem jsou teacuteměř shodneacute
6 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f(a) Určete směrnici přiacutemky
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesahelliphellipm = 547 g
36
37
Dynamika 56 III NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Dvě tělesa na sebe navzaacutejem působiacute stejně velkyacutemi silami opačneacuteho směru 21 FF Tyto siacutely vznikajiacute a zanikajiacute současně
Ciacutel Ověřit III Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest dva siloměry DFS-BTA dva plošneacute siloměry FP-BTA
Scheacutema
38
Postup 1 Siloměry DFS-BTA zapojiacuteme do konektorů CH 1 a CH 2 LabQuestu Siloměry
přepneme na rozsah 0-50 N 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 30 s Frekvence 20 čteniacutes Senzory ndash
Obraacuteceně- CH 1 Siloměr Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Jeden siloměr držiacuteme (nebo upevniacuteme)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Druhou rukou střiacutedavě taacutehneme a uvolňujeme druhyacute siloměr kteryacute je zapojenyacute k prvniacutemu Měřiacuteme změnu sil po dobu 30 sekund
5 Vyhodnotiacuteme měřeniacute ndash velikost směr současnost sil F1 a F2 6 Mezi siloměry vlož provaacutezek (viz scheacutema) Změniacute se nějak vyacutesledek měřeniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na plošneacute siloměry namontujeme rukojeti Připojiacuteme je do konektorů CH 1 a CH 2
LabQuestu Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Dva studenti prostřednictviacutem těchto vah tlačiacute proti sobě ndash podobně jako bruslaři na obraacutezku (viz vyacuteše) Vyhodnotiacuteme měřeniacute
2 Pomociacute voziacutečkoveacute draacutehy a dvou siloměrů jeden upevněnyacute na jednom voziacutečku a druhyacute na druheacutem voziacutečku uskutečni naacuteraz (pružnaacute sraacutežka) voziacutečků se siloměry (viz niacuteže) Na siloměry upevni magnety Podobnyacute děj nastane při naacuterazu miacuteče na zeď (zem)
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
24
2 Studium pohybu kolotoče podle videa
Parametry Vzorec pro vyacutepočet Měřeniacute nebo vyacutepočet
Poloměr kružnicoveacute trajektorie r
----- 132 m
Perioda T ----- 5 s
Uacutehlovaacute rychlost T
f 2 126 radsndash1
Frekvence f fT 1 02 Hz
Obvodovaacute rychlost v rv 166 msndash1 Dostřediveacute zrychleniacute ad rad
2 210 msndash2 3 Zaacutevěr
Měřeniacutem a vyacutepočtem byly určeny přibližneacute hodnoty jednotlivyacutech veličin Kolo i kolotoč se po roztočeniacute trochu zpomalujiacute a jejich osa otaacutečeniacute neniacute ve staacuteleacute poloze Z ukaacutezaneacuteho grafu časoveacuteho průběhu zrychleniacute bodu na obvodu kolotoče vyplyacutevaacute že se zrychleniacute i při setrvačneacutem pohybu zmenšuje a pravidelně koliacutesaacute Zřejmě se kolotoč zcela neotaacutečiacute ve vodorovneacute rovině
25
Kinematika 54 RYCHLOST OTAacuteČENIacute KMITOČET
Fyzikaacutelniacute princip Velikost rychlosti hmotneacuteho bodu můžeme vyjaacutedřit pomociacute vztahu
Trfrrv
22 kde f je kmitočet (frekvence) pohybu T je oběžnaacute doba a r je
poloměr kružnice (trajektorie pohybu) Ciacutel Změřit kmitočet pohybu po kružnici Určit rychlost hmotneacuteho bodu Pomůcky LabQuest luxmetr LS-BTA senzor světla TILT-BTA otaacutečejiacuteciacute se těleso ndash ventilaacutetor vrtačkahellip
Scheacutema
Postup 1 Světelnyacute senzor TILT-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest
26
3 V menu Senzory ndash Zaacuteznam dat nastaviacuteme Režim Časovaacute zaacutekladna Frekvence 1 000 čteniacutes Trvaacuteniacute 01 s
4 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme senzor nad otaacutečejiacuteciacute se těleso (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu
6 Z grafu odečteme kmitočet pohybu Z poloměru kružnice a kmitočtu vypočiacutetaacuteme rychlost
pohybu hmotneacuteho bodu Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete uacutehlovou rychlost 2 Určete pro danyacute kmitočet počet otaacuteček za minutu 3 Zopakujte měřeniacute pro jineacute otaacutečiveacute pohyby
27
Dynamika 55 II NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Velikost zrychleniacute a hmotneacuteho bodu je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti vyacuteslednice sil F působiacuteciacutech na
hmotnyacute bod a nepřiacutemo uacuteměrnaacute hmotnosti hmotneacuteho bodu mFa
Ciacutel Ověřit II Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA akcelerometr LGA-BTA senzor polohy a pohybu MD-BTD souprava pro mechaniku VDS
Scheacutema
28
Postup 1 Senzor polohy a pohybu MD-BTD zapojiacuteme do konektoru DIG 1 LabQuestu Na voziacuteček
připojiacuteme vlaacutekno a na něj zavěsiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 10 g 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Pustiacuteme voziacuteček Zachytiacuteme jej těsně
před koncem voziacutečkoveacute draacutehy Měřiacuteme zrychleniacute a pohybu voziacutečku 5 Měřeniacute opakujeme se zaacutevažiacutem 20 g 6 Porovnaacuteme oba grafy
a) Jak se voziacuteček pohybuje (druh pohybu) b) Jakyacute maacute vliv velikost siacutely F na zrychleniacute a voziacutečku
7 Na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute (500 g) ndash viz fotografie vyacuteše 8 Zopakujeme měřeniacute v bodech 1 až 6 9 Zvaacutežiacuteme voziacuteček a určiacuteme zrychleniacute z Newtonova zaacutekona Porovnaacuteme hodnoty zrychleniacute
měřeniacutem a vyacutepočtem Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na voziacuteček připevni siloměr a akcelerometr Změř jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost
siacutely F Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Tahaacuteme za siloměr tam a zpět (voziacuteček se pohybuje) Sledujeme jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost siacutely F
2 Provedeme stejneacute měřeniacute ale na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 500 g Porovnaacuteme
obě měřeniacute 3 Určiacuteme směrnici přiacutemky funkce F = f (a) Porovnaacuteme s hmotnostiacute (tělesa) voziacutečku 4 Upevniacuteme hranol na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěsiacuteme na siloměr
Rozkmitaacuteme a měřiacuteme zaacutevislost F = f(a) Určiacuteme směrnici funkce
29
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
30
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa4 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
6 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
31
2
1
11
11
msmFa
kgmNF
2
2
22
22
msmFa
kgmNF
2
3
33
33
msmFa
kgmNF
2
4
44
44
msmFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem
7 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f (a) Určete směrnici přiacutemky
32
-5 -3 -1 1 3 5
siacutela (N)
zrychleniacute (ms-2)
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesa m = helliphelliphelliphelliphellip kg
33
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = 015 ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = 032 ms-2
34
O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = 007 ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
35
Velikost zrychleniacutehellipa4 = 016 ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
5 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
2ms015
670010
670010
1
11
11
mFa
kgmNF 2ms030
670020
670020
2
22
22
mFa
kgmNF
2ms0085
170110
170110
3
33
33
mFa
kgmNF 2ms017
170120
170120
4
44
44
mFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem - hodnoty zrychleniacute ziacuteskaneacute z grafů a vyacutepočtem jsou teacuteměř shodneacute
6 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f(a) Určete směrnici přiacutemky
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesahelliphellipm = 547 g
36
37
Dynamika 56 III NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Dvě tělesa na sebe navzaacutejem působiacute stejně velkyacutemi silami opačneacuteho směru 21 FF Tyto siacutely vznikajiacute a zanikajiacute současně
Ciacutel Ověřit III Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest dva siloměry DFS-BTA dva plošneacute siloměry FP-BTA
Scheacutema
38
Postup 1 Siloměry DFS-BTA zapojiacuteme do konektorů CH 1 a CH 2 LabQuestu Siloměry
přepneme na rozsah 0-50 N 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 30 s Frekvence 20 čteniacutes Senzory ndash
Obraacuteceně- CH 1 Siloměr Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Jeden siloměr držiacuteme (nebo upevniacuteme)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Druhou rukou střiacutedavě taacutehneme a uvolňujeme druhyacute siloměr kteryacute je zapojenyacute k prvniacutemu Měřiacuteme změnu sil po dobu 30 sekund
5 Vyhodnotiacuteme měřeniacute ndash velikost směr současnost sil F1 a F2 6 Mezi siloměry vlož provaacutezek (viz scheacutema) Změniacute se nějak vyacutesledek měřeniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na plošneacute siloměry namontujeme rukojeti Připojiacuteme je do konektorů CH 1 a CH 2
LabQuestu Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Dva studenti prostřednictviacutem těchto vah tlačiacute proti sobě ndash podobně jako bruslaři na obraacutezku (viz vyacuteše) Vyhodnotiacuteme měřeniacute
2 Pomociacute voziacutečkoveacute draacutehy a dvou siloměrů jeden upevněnyacute na jednom voziacutečku a druhyacute na druheacutem voziacutečku uskutečni naacuteraz (pružnaacute sraacutežka) voziacutečků se siloměry (viz niacuteže) Na siloměry upevni magnety Podobnyacute děj nastane při naacuterazu miacuteče na zeď (zem)
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
25
Kinematika 54 RYCHLOST OTAacuteČENIacute KMITOČET
Fyzikaacutelniacute princip Velikost rychlosti hmotneacuteho bodu můžeme vyjaacutedřit pomociacute vztahu
Trfrrv
22 kde f je kmitočet (frekvence) pohybu T je oběžnaacute doba a r je
poloměr kružnice (trajektorie pohybu) Ciacutel Změřit kmitočet pohybu po kružnici Určit rychlost hmotneacuteho bodu Pomůcky LabQuest luxmetr LS-BTA senzor světla TILT-BTA otaacutečejiacuteciacute se těleso ndash ventilaacutetor vrtačkahellip
Scheacutema
Postup 1 Světelnyacute senzor TILT-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest
26
3 V menu Senzory ndash Zaacuteznam dat nastaviacuteme Režim Časovaacute zaacutekladna Frekvence 1 000 čteniacutes Trvaacuteniacute 01 s
4 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme senzor nad otaacutečejiacuteciacute se těleso (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu
6 Z grafu odečteme kmitočet pohybu Z poloměru kružnice a kmitočtu vypočiacutetaacuteme rychlost
pohybu hmotneacuteho bodu Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete uacutehlovou rychlost 2 Určete pro danyacute kmitočet počet otaacuteček za minutu 3 Zopakujte měřeniacute pro jineacute otaacutečiveacute pohyby
27
Dynamika 55 II NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Velikost zrychleniacute a hmotneacuteho bodu je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti vyacuteslednice sil F působiacuteciacutech na
hmotnyacute bod a nepřiacutemo uacuteměrnaacute hmotnosti hmotneacuteho bodu mFa
Ciacutel Ověřit II Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA akcelerometr LGA-BTA senzor polohy a pohybu MD-BTD souprava pro mechaniku VDS
Scheacutema
28
Postup 1 Senzor polohy a pohybu MD-BTD zapojiacuteme do konektoru DIG 1 LabQuestu Na voziacuteček
připojiacuteme vlaacutekno a na něj zavěsiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 10 g 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Pustiacuteme voziacuteček Zachytiacuteme jej těsně
před koncem voziacutečkoveacute draacutehy Měřiacuteme zrychleniacute a pohybu voziacutečku 5 Měřeniacute opakujeme se zaacutevažiacutem 20 g 6 Porovnaacuteme oba grafy
a) Jak se voziacuteček pohybuje (druh pohybu) b) Jakyacute maacute vliv velikost siacutely F na zrychleniacute a voziacutečku
7 Na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute (500 g) ndash viz fotografie vyacuteše 8 Zopakujeme měřeniacute v bodech 1 až 6 9 Zvaacutežiacuteme voziacuteček a určiacuteme zrychleniacute z Newtonova zaacutekona Porovnaacuteme hodnoty zrychleniacute
měřeniacutem a vyacutepočtem Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na voziacuteček připevni siloměr a akcelerometr Změř jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost
siacutely F Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Tahaacuteme za siloměr tam a zpět (voziacuteček se pohybuje) Sledujeme jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost siacutely F
2 Provedeme stejneacute měřeniacute ale na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 500 g Porovnaacuteme
obě měřeniacute 3 Určiacuteme směrnici přiacutemky funkce F = f (a) Porovnaacuteme s hmotnostiacute (tělesa) voziacutečku 4 Upevniacuteme hranol na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěsiacuteme na siloměr
Rozkmitaacuteme a měřiacuteme zaacutevislost F = f(a) Určiacuteme směrnici funkce
29
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
30
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa4 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
6 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
31
2
1
11
11
msmFa
kgmNF
2
2
22
22
msmFa
kgmNF
2
3
33
33
msmFa
kgmNF
2
4
44
44
msmFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem
7 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f (a) Určete směrnici přiacutemky
32
-5 -3 -1 1 3 5
siacutela (N)
zrychleniacute (ms-2)
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesa m = helliphelliphelliphelliphellip kg
33
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = 015 ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = 032 ms-2
34
O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = 007 ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
35
Velikost zrychleniacutehellipa4 = 016 ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
5 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
2ms015
670010
670010
1
11
11
mFa
kgmNF 2ms030
670020
670020
2
22
22
mFa
kgmNF
2ms0085
170110
170110
3
33
33
mFa
kgmNF 2ms017
170120
170120
4
44
44
mFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem - hodnoty zrychleniacute ziacuteskaneacute z grafů a vyacutepočtem jsou teacuteměř shodneacute
6 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f(a) Určete směrnici přiacutemky
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesahelliphellipm = 547 g
36
37
Dynamika 56 III NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Dvě tělesa na sebe navzaacutejem působiacute stejně velkyacutemi silami opačneacuteho směru 21 FF Tyto siacutely vznikajiacute a zanikajiacute současně
Ciacutel Ověřit III Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest dva siloměry DFS-BTA dva plošneacute siloměry FP-BTA
Scheacutema
38
Postup 1 Siloměry DFS-BTA zapojiacuteme do konektorů CH 1 a CH 2 LabQuestu Siloměry
přepneme na rozsah 0-50 N 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 30 s Frekvence 20 čteniacutes Senzory ndash
Obraacuteceně- CH 1 Siloměr Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Jeden siloměr držiacuteme (nebo upevniacuteme)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Druhou rukou střiacutedavě taacutehneme a uvolňujeme druhyacute siloměr kteryacute je zapojenyacute k prvniacutemu Měřiacuteme změnu sil po dobu 30 sekund
5 Vyhodnotiacuteme měřeniacute ndash velikost směr současnost sil F1 a F2 6 Mezi siloměry vlož provaacutezek (viz scheacutema) Změniacute se nějak vyacutesledek měřeniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na plošneacute siloměry namontujeme rukojeti Připojiacuteme je do konektorů CH 1 a CH 2
LabQuestu Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Dva studenti prostřednictviacutem těchto vah tlačiacute proti sobě ndash podobně jako bruslaři na obraacutezku (viz vyacuteše) Vyhodnotiacuteme měřeniacute
2 Pomociacute voziacutečkoveacute draacutehy a dvou siloměrů jeden upevněnyacute na jednom voziacutečku a druhyacute na druheacutem voziacutečku uskutečni naacuteraz (pružnaacute sraacutežka) voziacutečků se siloměry (viz niacuteže) Na siloměry upevni magnety Podobnyacute děj nastane při naacuterazu miacuteče na zeď (zem)
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
26
3 V menu Senzory ndash Zaacuteznam dat nastaviacuteme Režim Časovaacute zaacutekladna Frekvence 1 000 čteniacutes Trvaacuteniacute 01 s
4 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme senzor nad otaacutečejiacuteciacute se těleso (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu
6 Z grafu odečteme kmitočet pohybu Z poloměru kružnice a kmitočtu vypočiacutetaacuteme rychlost
pohybu hmotneacuteho bodu Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete uacutehlovou rychlost 2 Určete pro danyacute kmitočet počet otaacuteček za minutu 3 Zopakujte měřeniacute pro jineacute otaacutečiveacute pohyby
27
Dynamika 55 II NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Velikost zrychleniacute a hmotneacuteho bodu je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti vyacuteslednice sil F působiacuteciacutech na
hmotnyacute bod a nepřiacutemo uacuteměrnaacute hmotnosti hmotneacuteho bodu mFa
Ciacutel Ověřit II Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA akcelerometr LGA-BTA senzor polohy a pohybu MD-BTD souprava pro mechaniku VDS
Scheacutema
28
Postup 1 Senzor polohy a pohybu MD-BTD zapojiacuteme do konektoru DIG 1 LabQuestu Na voziacuteček
připojiacuteme vlaacutekno a na něj zavěsiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 10 g 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Pustiacuteme voziacuteček Zachytiacuteme jej těsně
před koncem voziacutečkoveacute draacutehy Měřiacuteme zrychleniacute a pohybu voziacutečku 5 Měřeniacute opakujeme se zaacutevažiacutem 20 g 6 Porovnaacuteme oba grafy
a) Jak se voziacuteček pohybuje (druh pohybu) b) Jakyacute maacute vliv velikost siacutely F na zrychleniacute a voziacutečku
7 Na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute (500 g) ndash viz fotografie vyacuteše 8 Zopakujeme měřeniacute v bodech 1 až 6 9 Zvaacutežiacuteme voziacuteček a určiacuteme zrychleniacute z Newtonova zaacutekona Porovnaacuteme hodnoty zrychleniacute
měřeniacutem a vyacutepočtem Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na voziacuteček připevni siloměr a akcelerometr Změř jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost
siacutely F Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Tahaacuteme za siloměr tam a zpět (voziacuteček se pohybuje) Sledujeme jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost siacutely F
2 Provedeme stejneacute měřeniacute ale na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 500 g Porovnaacuteme
obě měřeniacute 3 Určiacuteme směrnici přiacutemky funkce F = f (a) Porovnaacuteme s hmotnostiacute (tělesa) voziacutečku 4 Upevniacuteme hranol na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěsiacuteme na siloměr
Rozkmitaacuteme a měřiacuteme zaacutevislost F = f(a) Určiacuteme směrnici funkce
29
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
30
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa4 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
6 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
31
2
1
11
11
msmFa
kgmNF
2
2
22
22
msmFa
kgmNF
2
3
33
33
msmFa
kgmNF
2
4
44
44
msmFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem
7 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f (a) Určete směrnici přiacutemky
32
-5 -3 -1 1 3 5
siacutela (N)
zrychleniacute (ms-2)
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesa m = helliphelliphelliphelliphellip kg
33
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = 015 ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = 032 ms-2
34
O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = 007 ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
35
Velikost zrychleniacutehellipa4 = 016 ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
5 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
2ms015
670010
670010
1
11
11
mFa
kgmNF 2ms030
670020
670020
2
22
22
mFa
kgmNF
2ms0085
170110
170110
3
33
33
mFa
kgmNF 2ms017
170120
170120
4
44
44
mFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem - hodnoty zrychleniacute ziacuteskaneacute z grafů a vyacutepočtem jsou teacuteměř shodneacute
6 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f(a) Určete směrnici přiacutemky
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesahelliphellipm = 547 g
36
37
Dynamika 56 III NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Dvě tělesa na sebe navzaacutejem působiacute stejně velkyacutemi silami opačneacuteho směru 21 FF Tyto siacutely vznikajiacute a zanikajiacute současně
Ciacutel Ověřit III Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest dva siloměry DFS-BTA dva plošneacute siloměry FP-BTA
Scheacutema
38
Postup 1 Siloměry DFS-BTA zapojiacuteme do konektorů CH 1 a CH 2 LabQuestu Siloměry
přepneme na rozsah 0-50 N 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 30 s Frekvence 20 čteniacutes Senzory ndash
Obraacuteceně- CH 1 Siloměr Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Jeden siloměr držiacuteme (nebo upevniacuteme)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Druhou rukou střiacutedavě taacutehneme a uvolňujeme druhyacute siloměr kteryacute je zapojenyacute k prvniacutemu Měřiacuteme změnu sil po dobu 30 sekund
5 Vyhodnotiacuteme měřeniacute ndash velikost směr současnost sil F1 a F2 6 Mezi siloměry vlož provaacutezek (viz scheacutema) Změniacute se nějak vyacutesledek měřeniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na plošneacute siloměry namontujeme rukojeti Připojiacuteme je do konektorů CH 1 a CH 2
LabQuestu Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Dva studenti prostřednictviacutem těchto vah tlačiacute proti sobě ndash podobně jako bruslaři na obraacutezku (viz vyacuteše) Vyhodnotiacuteme měřeniacute
2 Pomociacute voziacutečkoveacute draacutehy a dvou siloměrů jeden upevněnyacute na jednom voziacutečku a druhyacute na druheacutem voziacutečku uskutečni naacuteraz (pružnaacute sraacutežka) voziacutečků se siloměry (viz niacuteže) Na siloměry upevni magnety Podobnyacute děj nastane při naacuterazu miacuteče na zeď (zem)
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
27
Dynamika 55 II NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Velikost zrychleniacute a hmotneacuteho bodu je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti vyacuteslednice sil F působiacuteciacutech na
hmotnyacute bod a nepřiacutemo uacuteměrnaacute hmotnosti hmotneacuteho bodu mFa
Ciacutel Ověřit II Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA akcelerometr LGA-BTA senzor polohy a pohybu MD-BTD souprava pro mechaniku VDS
Scheacutema
28
Postup 1 Senzor polohy a pohybu MD-BTD zapojiacuteme do konektoru DIG 1 LabQuestu Na voziacuteček
připojiacuteme vlaacutekno a na něj zavěsiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 10 g 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Pustiacuteme voziacuteček Zachytiacuteme jej těsně
před koncem voziacutečkoveacute draacutehy Měřiacuteme zrychleniacute a pohybu voziacutečku 5 Měřeniacute opakujeme se zaacutevažiacutem 20 g 6 Porovnaacuteme oba grafy
a) Jak se voziacuteček pohybuje (druh pohybu) b) Jakyacute maacute vliv velikost siacutely F na zrychleniacute a voziacutečku
7 Na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute (500 g) ndash viz fotografie vyacuteše 8 Zopakujeme měřeniacute v bodech 1 až 6 9 Zvaacutežiacuteme voziacuteček a určiacuteme zrychleniacute z Newtonova zaacutekona Porovnaacuteme hodnoty zrychleniacute
měřeniacutem a vyacutepočtem Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na voziacuteček připevni siloměr a akcelerometr Změř jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost
siacutely F Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Tahaacuteme za siloměr tam a zpět (voziacuteček se pohybuje) Sledujeme jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost siacutely F
2 Provedeme stejneacute měřeniacute ale na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 500 g Porovnaacuteme
obě měřeniacute 3 Určiacuteme směrnici přiacutemky funkce F = f (a) Porovnaacuteme s hmotnostiacute (tělesa) voziacutečku 4 Upevniacuteme hranol na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěsiacuteme na siloměr
Rozkmitaacuteme a měřiacuteme zaacutevislost F = f(a) Určiacuteme směrnici funkce
29
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
30
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa4 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
6 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
31
2
1
11
11
msmFa
kgmNF
2
2
22
22
msmFa
kgmNF
2
3
33
33
msmFa
kgmNF
2
4
44
44
msmFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem
7 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f (a) Určete směrnici přiacutemky
32
-5 -3 -1 1 3 5
siacutela (N)
zrychleniacute (ms-2)
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesa m = helliphelliphelliphelliphellip kg
33
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = 015 ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = 032 ms-2
34
O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = 007 ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
35
Velikost zrychleniacutehellipa4 = 016 ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
5 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
2ms015
670010
670010
1
11
11
mFa
kgmNF 2ms030
670020
670020
2
22
22
mFa
kgmNF
2ms0085
170110
170110
3
33
33
mFa
kgmNF 2ms017
170120
170120
4
44
44
mFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem - hodnoty zrychleniacute ziacuteskaneacute z grafů a vyacutepočtem jsou teacuteměř shodneacute
6 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f(a) Určete směrnici přiacutemky
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesahelliphellipm = 547 g
36
37
Dynamika 56 III NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Dvě tělesa na sebe navzaacutejem působiacute stejně velkyacutemi silami opačneacuteho směru 21 FF Tyto siacutely vznikajiacute a zanikajiacute současně
Ciacutel Ověřit III Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest dva siloměry DFS-BTA dva plošneacute siloměry FP-BTA
Scheacutema
38
Postup 1 Siloměry DFS-BTA zapojiacuteme do konektorů CH 1 a CH 2 LabQuestu Siloměry
přepneme na rozsah 0-50 N 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 30 s Frekvence 20 čteniacutes Senzory ndash
Obraacuteceně- CH 1 Siloměr Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Jeden siloměr držiacuteme (nebo upevniacuteme)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Druhou rukou střiacutedavě taacutehneme a uvolňujeme druhyacute siloměr kteryacute je zapojenyacute k prvniacutemu Měřiacuteme změnu sil po dobu 30 sekund
5 Vyhodnotiacuteme měřeniacute ndash velikost směr současnost sil F1 a F2 6 Mezi siloměry vlož provaacutezek (viz scheacutema) Změniacute se nějak vyacutesledek měřeniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na plošneacute siloměry namontujeme rukojeti Připojiacuteme je do konektorů CH 1 a CH 2
LabQuestu Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Dva studenti prostřednictviacutem těchto vah tlačiacute proti sobě ndash podobně jako bruslaři na obraacutezku (viz vyacuteše) Vyhodnotiacuteme měřeniacute
2 Pomociacute voziacutečkoveacute draacutehy a dvou siloměrů jeden upevněnyacute na jednom voziacutečku a druhyacute na druheacutem voziacutečku uskutečni naacuteraz (pružnaacute sraacutežka) voziacutečků se siloměry (viz niacuteže) Na siloměry upevni magnety Podobnyacute děj nastane při naacuterazu miacuteče na zeď (zem)
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
28
Postup 1 Senzor polohy a pohybu MD-BTD zapojiacuteme do konektoru DIG 1 LabQuestu Na voziacuteček
připojiacuteme vlaacutekno a na něj zavěsiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 10 g 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Pustiacuteme voziacuteček Zachytiacuteme jej těsně
před koncem voziacutečkoveacute draacutehy Měřiacuteme zrychleniacute a pohybu voziacutečku 5 Měřeniacute opakujeme se zaacutevažiacutem 20 g 6 Porovnaacuteme oba grafy
a) Jak se voziacuteček pohybuje (druh pohybu) b) Jakyacute maacute vliv velikost siacutely F na zrychleniacute a voziacutečku
7 Na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute (500 g) ndash viz fotografie vyacuteše 8 Zopakujeme měřeniacute v bodech 1 až 6 9 Zvaacutežiacuteme voziacuteček a určiacuteme zrychleniacute z Newtonova zaacutekona Porovnaacuteme hodnoty zrychleniacute
měřeniacutem a vyacutepočtem Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na voziacuteček připevni siloměr a akcelerometr Změř jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost
siacutely F Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Tahaacuteme za siloměr tam a zpět (voziacuteček se pohybuje) Sledujeme jak zaacutevisiacute zrychleniacute a na velikost siacutely F
2 Provedeme stejneacute měřeniacute ale na voziacuteček položiacuteme zaacutevažiacute o hmotnosti 500 g Porovnaacuteme
obě měřeniacute 3 Určiacuteme směrnici přiacutemky funkce F = f (a) Porovnaacuteme s hmotnostiacute (tělesa) voziacutečku 4 Upevniacuteme hranol na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěsiacuteme na siloměr
Rozkmitaacuteme a měřiacuteme zaacutevislost F = f(a) Určiacuteme směrnici funkce
29
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
30
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa4 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
6 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
31
2
1
11
11
msmFa
kgmNF
2
2
22
22
msmFa
kgmNF
2
3
33
33
msmFa
kgmNF
2
4
44
44
msmFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem
7 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f (a) Určete směrnici přiacutemky
32
-5 -3 -1 1 3 5
siacutela (N)
zrychleniacute (ms-2)
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesa m = helliphelliphelliphelliphellip kg
33
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = 015 ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = 032 ms-2
34
O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = 007 ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
35
Velikost zrychleniacutehellipa4 = 016 ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
5 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
2ms015
670010
670010
1
11
11
mFa
kgmNF 2ms030
670020
670020
2
22
22
mFa
kgmNF
2ms0085
170110
170110
3
33
33
mFa
kgmNF 2ms017
170120
170120
4
44
44
mFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem - hodnoty zrychleniacute ziacuteskaneacute z grafů a vyacutepočtem jsou teacuteměř shodneacute
6 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f(a) Určete směrnici přiacutemky
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesahelliphellipm = 547 g
36
37
Dynamika 56 III NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Dvě tělesa na sebe navzaacutejem působiacute stejně velkyacutemi silami opačneacuteho směru 21 FF Tyto siacutely vznikajiacute a zanikajiacute současně
Ciacutel Ověřit III Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest dva siloměry DFS-BTA dva plošneacute siloměry FP-BTA
Scheacutema
38
Postup 1 Siloměry DFS-BTA zapojiacuteme do konektorů CH 1 a CH 2 LabQuestu Siloměry
přepneme na rozsah 0-50 N 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 30 s Frekvence 20 čteniacutes Senzory ndash
Obraacuteceně- CH 1 Siloměr Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Jeden siloměr držiacuteme (nebo upevniacuteme)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Druhou rukou střiacutedavě taacutehneme a uvolňujeme druhyacute siloměr kteryacute je zapojenyacute k prvniacutemu Měřiacuteme změnu sil po dobu 30 sekund
5 Vyhodnotiacuteme měřeniacute ndash velikost směr současnost sil F1 a F2 6 Mezi siloměry vlož provaacutezek (viz scheacutema) Změniacute se nějak vyacutesledek měřeniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na plošneacute siloměry namontujeme rukojeti Připojiacuteme je do konektorů CH 1 a CH 2
LabQuestu Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Dva studenti prostřednictviacutem těchto vah tlačiacute proti sobě ndash podobně jako bruslaři na obraacutezku (viz vyacuteše) Vyhodnotiacuteme měřeniacute
2 Pomociacute voziacutečkoveacute draacutehy a dvou siloměrů jeden upevněnyacute na jednom voziacutečku a druhyacute na druheacutem voziacutečku uskutečni naacuteraz (pružnaacute sraacutežka) voziacutečků se siloměry (viz niacuteže) Na siloměry upevni magnety Podobnyacute děj nastane při naacuterazu miacuteče na zeď (zem)
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
29
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
30
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa4 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
6 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
31
2
1
11
11
msmFa
kgmNF
2
2
22
22
msmFa
kgmNF
2
3
33
33
msmFa
kgmNF
2
4
44
44
msmFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem
7 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f (a) Určete směrnici přiacutemky
32
-5 -3 -1 1 3 5
siacutela (N)
zrychleniacute (ms-2)
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesa m = helliphelliphelliphelliphellip kg
33
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = 015 ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = 032 ms-2
34
O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = 007 ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
35
Velikost zrychleniacutehellipa4 = 016 ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
5 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
2ms015
670010
670010
1
11
11
mFa
kgmNF 2ms030
670020
670020
2
22
22
mFa
kgmNF
2ms0085
170110
170110
3
33
33
mFa
kgmNF 2ms017
170120
170120
4
44
44
mFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem - hodnoty zrychleniacute ziacuteskaneacute z grafů a vyacutepočtem jsou teacuteměř shodneacute
6 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f(a) Určete směrnici přiacutemky
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesahelliphellipm = 547 g
36
37
Dynamika 56 III NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Dvě tělesa na sebe navzaacutejem působiacute stejně velkyacutemi silami opačneacuteho směru 21 FF Tyto siacutely vznikajiacute a zanikajiacute současně
Ciacutel Ověřit III Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest dva siloměry DFS-BTA dva plošneacute siloměry FP-BTA
Scheacutema
38
Postup 1 Siloměry DFS-BTA zapojiacuteme do konektorů CH 1 a CH 2 LabQuestu Siloměry
přepneme na rozsah 0-50 N 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 30 s Frekvence 20 čteniacutes Senzory ndash
Obraacuteceně- CH 1 Siloměr Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Jeden siloměr držiacuteme (nebo upevniacuteme)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Druhou rukou střiacutedavě taacutehneme a uvolňujeme druhyacute siloměr kteryacute je zapojenyacute k prvniacutemu Měřiacuteme změnu sil po dobu 30 sekund
5 Vyhodnotiacuteme měřeniacute ndash velikost směr současnost sil F1 a F2 6 Mezi siloměry vlož provaacutezek (viz scheacutema) Změniacute se nějak vyacutesledek měřeniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na plošneacute siloměry namontujeme rukojeti Připojiacuteme je do konektorů CH 1 a CH 2
LabQuestu Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Dva studenti prostřednictviacutem těchto vah tlačiacute proti sobě ndash podobně jako bruslaři na obraacutezku (viz vyacuteše) Vyhodnotiacuteme měřeniacute
2 Pomociacute voziacutečkoveacute draacutehy a dvou siloměrů jeden upevněnyacute na jednom voziacutečku a druhyacute na druheacutem voziacutečku uskutečni naacuteraz (pružnaacute sraacutežka) voziacutečků se siloměry (viz niacuteže) Na siloměry upevni magnety Podobnyacute děj nastane při naacuterazu miacuteče na zeď (zem)
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
30
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
čas (s)
polo
ha (m
) ry
chlo
st (m
s-1
) zr
ychl
eniacute (
ms
-2)
Velikost zrychleniacutehellipa4 = helliphelliphelliphelliphellip ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely
6 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
31
2
1
11
11
msmFa
kgmNF
2
2
22
22
msmFa
kgmNF
2
3
33
33
msmFa
kgmNF
2
4
44
44
msmFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem
7 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f (a) Určete směrnici přiacutemky
32
-5 -3 -1 1 3 5
siacutela (N)
zrychleniacute (ms-2)
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesa m = helliphelliphelliphelliphellip kg
33
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = 015 ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = 032 ms-2
34
O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = 007 ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
35
Velikost zrychleniacutehellipa4 = 016 ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
5 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
2ms015
670010
670010
1
11
11
mFa
kgmNF 2ms030
670020
670020
2
22
22
mFa
kgmNF
2ms0085
170110
170110
3
33
33
mFa
kgmNF 2ms017
170120
170120
4
44
44
mFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem - hodnoty zrychleniacute ziacuteskaneacute z grafů a vyacutepočtem jsou teacuteměř shodneacute
6 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f(a) Určete směrnici přiacutemky
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesahelliphellipm = 547 g
36
37
Dynamika 56 III NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Dvě tělesa na sebe navzaacutejem působiacute stejně velkyacutemi silami opačneacuteho směru 21 FF Tyto siacutely vznikajiacute a zanikajiacute současně
Ciacutel Ověřit III Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest dva siloměry DFS-BTA dva plošneacute siloměry FP-BTA
Scheacutema
38
Postup 1 Siloměry DFS-BTA zapojiacuteme do konektorů CH 1 a CH 2 LabQuestu Siloměry
přepneme na rozsah 0-50 N 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 30 s Frekvence 20 čteniacutes Senzory ndash
Obraacuteceně- CH 1 Siloměr Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Jeden siloměr držiacuteme (nebo upevniacuteme)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Druhou rukou střiacutedavě taacutehneme a uvolňujeme druhyacute siloměr kteryacute je zapojenyacute k prvniacutemu Měřiacuteme změnu sil po dobu 30 sekund
5 Vyhodnotiacuteme měřeniacute ndash velikost směr současnost sil F1 a F2 6 Mezi siloměry vlož provaacutezek (viz scheacutema) Změniacute se nějak vyacutesledek měřeniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na plošneacute siloměry namontujeme rukojeti Připojiacuteme je do konektorů CH 1 a CH 2
LabQuestu Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Dva studenti prostřednictviacutem těchto vah tlačiacute proti sobě ndash podobně jako bruslaři na obraacutezku (viz vyacuteše) Vyhodnotiacuteme měřeniacute
2 Pomociacute voziacutečkoveacute draacutehy a dvou siloměrů jeden upevněnyacute na jednom voziacutečku a druhyacute na druheacutem voziacutečku uskutečni naacuteraz (pružnaacute sraacutežka) voziacutečků se siloměry (viz niacuteže) Na siloměry upevni magnety Podobnyacute děj nastane při naacuterazu miacuteče na zeď (zem)
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
31
2
1
11
11
msmFa
kgmNF
2
2
22
22
msmFa
kgmNF
2
3
33
33
msmFa
kgmNF
2
4
44
44
msmFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem
7 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f (a) Určete směrnici přiacutemky
32
-5 -3 -1 1 3 5
siacutela (N)
zrychleniacute (ms-2)
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesa m = helliphelliphelliphelliphellip kg
33
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = 015 ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = 032 ms-2
34
O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = 007 ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
35
Velikost zrychleniacutehellipa4 = 016 ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
5 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
2ms015
670010
670010
1
11
11
mFa
kgmNF 2ms030
670020
670020
2
22
22
mFa
kgmNF
2ms0085
170110
170110
3
33
33
mFa
kgmNF 2ms017
170120
170120
4
44
44
mFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem - hodnoty zrychleniacute ziacuteskaneacute z grafů a vyacutepočtem jsou teacuteměř shodneacute
6 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f(a) Určete směrnici přiacutemky
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesahelliphellipm = 547 g
36
37
Dynamika 56 III NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Dvě tělesa na sebe navzaacutejem působiacute stejně velkyacutemi silami opačneacuteho směru 21 FF Tyto siacutely vznikajiacute a zanikajiacute současně
Ciacutel Ověřit III Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest dva siloměry DFS-BTA dva plošneacute siloměry FP-BTA
Scheacutema
38
Postup 1 Siloměry DFS-BTA zapojiacuteme do konektorů CH 1 a CH 2 LabQuestu Siloměry
přepneme na rozsah 0-50 N 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 30 s Frekvence 20 čteniacutes Senzory ndash
Obraacuteceně- CH 1 Siloměr Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Jeden siloměr držiacuteme (nebo upevniacuteme)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Druhou rukou střiacutedavě taacutehneme a uvolňujeme druhyacute siloměr kteryacute je zapojenyacute k prvniacutemu Měřiacuteme změnu sil po dobu 30 sekund
5 Vyhodnotiacuteme měřeniacute ndash velikost směr současnost sil F1 a F2 6 Mezi siloměry vlož provaacutezek (viz scheacutema) Změniacute se nějak vyacutesledek měřeniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na plošneacute siloměry namontujeme rukojeti Připojiacuteme je do konektorů CH 1 a CH 2
LabQuestu Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Dva studenti prostřednictviacutem těchto vah tlačiacute proti sobě ndash podobně jako bruslaři na obraacutezku (viz vyacuteše) Vyhodnotiacuteme měřeniacute
2 Pomociacute voziacutečkoveacute draacutehy a dvou siloměrů jeden upevněnyacute na jednom voziacutečku a druhyacute na druheacutem voziacutečku uskutečni naacuteraz (pružnaacute sraacutežka) voziacutečků se siloměry (viz niacuteže) Na siloměry upevni magnety Podobnyacute děj nastane při naacuterazu miacuteče na zeď (zem)
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
32
-5 -3 -1 1 3 5
siacutela (N)
zrychleniacute (ms-2)
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesa m = helliphelliphelliphelliphellip kg
33
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = 015 ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = 032 ms-2
34
O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = 007 ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
35
Velikost zrychleniacutehellipa4 = 016 ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
5 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
2ms015
670010
670010
1
11
11
mFa
kgmNF 2ms030
670020
670020
2
22
22
mFa
kgmNF
2ms0085
170110
170110
3
33
33
mFa
kgmNF 2ms017
170120
170120
4
44
44
mFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem - hodnoty zrychleniacute ziacuteskaneacute z grafů a vyacutepočtem jsou teacuteměř shodneacute
6 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f(a) Určete směrnici přiacutemky
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesahelliphellipm = 547 g
36
37
Dynamika 56 III NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Dvě tělesa na sebe navzaacutejem působiacute stejně velkyacutemi silami opačneacuteho směru 21 FF Tyto siacutely vznikajiacute a zanikajiacute současně
Ciacutel Ověřit III Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest dva siloměry DFS-BTA dva plošneacute siloměry FP-BTA
Scheacutema
38
Postup 1 Siloměry DFS-BTA zapojiacuteme do konektorů CH 1 a CH 2 LabQuestu Siloměry
přepneme na rozsah 0-50 N 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 30 s Frekvence 20 čteniacutes Senzory ndash
Obraacuteceně- CH 1 Siloměr Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Jeden siloměr držiacuteme (nebo upevniacuteme)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Druhou rukou střiacutedavě taacutehneme a uvolňujeme druhyacute siloměr kteryacute je zapojenyacute k prvniacutemu Měřiacuteme změnu sil po dobu 30 sekund
5 Vyhodnotiacuteme měřeniacute ndash velikost směr současnost sil F1 a F2 6 Mezi siloměry vlož provaacutezek (viz scheacutema) Změniacute se nějak vyacutesledek měřeniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na plošneacute siloměry namontujeme rukojeti Připojiacuteme je do konektorů CH 1 a CH 2
LabQuestu Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Dva studenti prostřednictviacutem těchto vah tlačiacute proti sobě ndash podobně jako bruslaři na obraacutezku (viz vyacuteše) Vyhodnotiacuteme měřeniacute
2 Pomociacute voziacutečkoveacute draacutehy a dvou siloměrů jeden upevněnyacute na jednom voziacutečku a druhyacute na druheacutem voziacutečku uskutečni naacuteraz (pružnaacute sraacutežka) voziacutečků se siloměry (viz niacuteže) Na siloměry upevni magnety Podobnyacute děj nastane při naacuterazu miacuteče na zeď (zem)
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
33
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 55 II Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F1 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa1 = 015 ms-2
2 Graf (voziacuteček + tažnaacute siacutela F2 = 02 N)
Velikost zrychleniacutehellipa2 = 032 ms-2
34
O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = 007 ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
35
Velikost zrychleniacutehellipa4 = 016 ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
5 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
2ms015
670010
670010
1
11
11
mFa
kgmNF 2ms030
670020
670020
2
22
22
mFa
kgmNF
2ms0085
170110
170110
3
33
33
mFa
kgmNF 2ms017
170120
170120
4
44
44
mFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem - hodnoty zrychleniacute ziacuteskaneacute z grafů a vyacutepočtem jsou teacuteměř shodneacute
6 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f(a) Určete směrnici přiacutemky
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesahelliphellipm = 547 g
36
37
Dynamika 56 III NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Dvě tělesa na sebe navzaacutejem působiacute stejně velkyacutemi silami opačneacuteho směru 21 FF Tyto siacutely vznikajiacute a zanikajiacute současně
Ciacutel Ověřit III Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest dva siloměry DFS-BTA dva plošneacute siloměry FP-BTA
Scheacutema
38
Postup 1 Siloměry DFS-BTA zapojiacuteme do konektorů CH 1 a CH 2 LabQuestu Siloměry
přepneme na rozsah 0-50 N 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 30 s Frekvence 20 čteniacutes Senzory ndash
Obraacuteceně- CH 1 Siloměr Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Jeden siloměr držiacuteme (nebo upevniacuteme)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Druhou rukou střiacutedavě taacutehneme a uvolňujeme druhyacute siloměr kteryacute je zapojenyacute k prvniacutemu Měřiacuteme změnu sil po dobu 30 sekund
5 Vyhodnotiacuteme měřeniacute ndash velikost směr současnost sil F1 a F2 6 Mezi siloměry vlož provaacutezek (viz scheacutema) Změniacute se nějak vyacutesledek měřeniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na plošneacute siloměry namontujeme rukojeti Připojiacuteme je do konektorů CH 1 a CH 2
LabQuestu Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Dva studenti prostřednictviacutem těchto vah tlačiacute proti sobě ndash podobně jako bruslaři na obraacutezku (viz vyacuteše) Vyhodnotiacuteme měřeniacute
2 Pomociacute voziacutečkoveacute draacutehy a dvou siloměrů jeden upevněnyacute na jednom voziacutečku a druhyacute na druheacutem voziacutečku uskutečni naacuteraz (pružnaacute sraacutežka) voziacutečků se siloměry (viz niacuteže) Na siloměry upevni magnety Podobnyacute děj nastane při naacuterazu miacuteče na zeď (zem)
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
34
O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
3 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F3 = 01 N)
Velikost zrychleniacutehellipa3 = 007 ms-2
4 Graf (voziacuteček s 500 g + tažnaacute siacutela F4 = 02 N)
35
Velikost zrychleniacutehellipa4 = 016 ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
5 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
2ms015
670010
670010
1
11
11
mFa
kgmNF 2ms030
670020
670020
2
22
22
mFa
kgmNF
2ms0085
170110
170110
3
33
33
mFa
kgmNF 2ms017
170120
170120
4
44
44
mFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem - hodnoty zrychleniacute ziacuteskaneacute z grafů a vyacutepočtem jsou teacuteměř shodneacute
6 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f(a) Určete směrnici přiacutemky
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesahelliphellipm = 547 g
36
37
Dynamika 56 III NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Dvě tělesa na sebe navzaacutejem působiacute stejně velkyacutemi silami opačneacuteho směru 21 FF Tyto siacutely vznikajiacute a zanikajiacute současně
Ciacutel Ověřit III Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest dva siloměry DFS-BTA dva plošneacute siloměry FP-BTA
Scheacutema
38
Postup 1 Siloměry DFS-BTA zapojiacuteme do konektorů CH 1 a CH 2 LabQuestu Siloměry
přepneme na rozsah 0-50 N 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 30 s Frekvence 20 čteniacutes Senzory ndash
Obraacuteceně- CH 1 Siloměr Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Jeden siloměr držiacuteme (nebo upevniacuteme)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Druhou rukou střiacutedavě taacutehneme a uvolňujeme druhyacute siloměr kteryacute je zapojenyacute k prvniacutemu Měřiacuteme změnu sil po dobu 30 sekund
5 Vyhodnotiacuteme měřeniacute ndash velikost směr současnost sil F1 a F2 6 Mezi siloměry vlož provaacutezek (viz scheacutema) Změniacute se nějak vyacutesledek měřeniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na plošneacute siloměry namontujeme rukojeti Připojiacuteme je do konektorů CH 1 a CH 2
LabQuestu Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Dva studenti prostřednictviacutem těchto vah tlačiacute proti sobě ndash podobně jako bruslaři na obraacutezku (viz vyacuteše) Vyhodnotiacuteme měřeniacute
2 Pomociacute voziacutečkoveacute draacutehy a dvou siloměrů jeden upevněnyacute na jednom voziacutečku a druhyacute na druheacutem voziacutečku uskutečni naacuteraz (pružnaacute sraacutežka) voziacutečků se siloměry (viz niacuteže) Na siloměry upevni magnety Podobnyacute děj nastane při naacuterazu miacuteče na zeď (zem)
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
35
Velikost zrychleniacutehellipa4 = 016 ms-2 O jakyacute druh pohybu se jednaacute - jednaacute se o přiacutemočaryacute rovnoměrně zrychlenyacute pohyb Jak zaacutevisiacute velikost zrychleniacute na velikosti působiacuteciacute siacutely - zrychleniacute je přiacutemouacuteměrneacute působiacuteciacute siacutele
5 Vyacutepočet zrychleniacute z II Newtonova zaacutekona
2ms015
670010
670010
1
11
11
mFa
kgmNF 2ms030
670020
670020
2
22
22
mFa
kgmNF
2ms0085
170110
170110
3
33
33
mFa
kgmNF 2ms017
170120
170120
4
44
44
mFa
kgmNF
Porovnejte hodnoty zrychleniacute ktereacute jste ziacuteskali z grafů a vyacutepočtem - hodnoty zrychleniacute ziacuteskaneacute z grafů a vyacutepočtem jsou teacuteměř shodneacute
6 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Hranol upevněte na pružinu a na něj akcelerometr Pružinu zavěste na siloměr Rozkmitejte a měřte zaacutevislost F = f(a) Určete směrnici přiacutemky
Směrnice přiacutemky = hmotnost zavěšeneacuteho tělesahelliphellipm = 547 g
36
37
Dynamika 56 III NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Dvě tělesa na sebe navzaacutejem působiacute stejně velkyacutemi silami opačneacuteho směru 21 FF Tyto siacutely vznikajiacute a zanikajiacute současně
Ciacutel Ověřit III Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest dva siloměry DFS-BTA dva plošneacute siloměry FP-BTA
Scheacutema
38
Postup 1 Siloměry DFS-BTA zapojiacuteme do konektorů CH 1 a CH 2 LabQuestu Siloměry
přepneme na rozsah 0-50 N 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 30 s Frekvence 20 čteniacutes Senzory ndash
Obraacuteceně- CH 1 Siloměr Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Jeden siloměr držiacuteme (nebo upevniacuteme)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Druhou rukou střiacutedavě taacutehneme a uvolňujeme druhyacute siloměr kteryacute je zapojenyacute k prvniacutemu Měřiacuteme změnu sil po dobu 30 sekund
5 Vyhodnotiacuteme měřeniacute ndash velikost směr současnost sil F1 a F2 6 Mezi siloměry vlož provaacutezek (viz scheacutema) Změniacute se nějak vyacutesledek měřeniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na plošneacute siloměry namontujeme rukojeti Připojiacuteme je do konektorů CH 1 a CH 2
LabQuestu Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Dva studenti prostřednictviacutem těchto vah tlačiacute proti sobě ndash podobně jako bruslaři na obraacutezku (viz vyacuteše) Vyhodnotiacuteme měřeniacute
2 Pomociacute voziacutečkoveacute draacutehy a dvou siloměrů jeden upevněnyacute na jednom voziacutečku a druhyacute na druheacutem voziacutečku uskutečni naacuteraz (pružnaacute sraacutežka) voziacutečků se siloměry (viz niacuteže) Na siloměry upevni magnety Podobnyacute děj nastane při naacuterazu miacuteče na zeď (zem)
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
36
37
Dynamika 56 III NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Dvě tělesa na sebe navzaacutejem působiacute stejně velkyacutemi silami opačneacuteho směru 21 FF Tyto siacutely vznikajiacute a zanikajiacute současně
Ciacutel Ověřit III Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest dva siloměry DFS-BTA dva plošneacute siloměry FP-BTA
Scheacutema
38
Postup 1 Siloměry DFS-BTA zapojiacuteme do konektorů CH 1 a CH 2 LabQuestu Siloměry
přepneme na rozsah 0-50 N 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 30 s Frekvence 20 čteniacutes Senzory ndash
Obraacuteceně- CH 1 Siloměr Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Jeden siloměr držiacuteme (nebo upevniacuteme)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Druhou rukou střiacutedavě taacutehneme a uvolňujeme druhyacute siloměr kteryacute je zapojenyacute k prvniacutemu Měřiacuteme změnu sil po dobu 30 sekund
5 Vyhodnotiacuteme měřeniacute ndash velikost směr současnost sil F1 a F2 6 Mezi siloměry vlož provaacutezek (viz scheacutema) Změniacute se nějak vyacutesledek měřeniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na plošneacute siloměry namontujeme rukojeti Připojiacuteme je do konektorů CH 1 a CH 2
LabQuestu Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Dva studenti prostřednictviacutem těchto vah tlačiacute proti sobě ndash podobně jako bruslaři na obraacutezku (viz vyacuteše) Vyhodnotiacuteme měřeniacute
2 Pomociacute voziacutečkoveacute draacutehy a dvou siloměrů jeden upevněnyacute na jednom voziacutečku a druhyacute na druheacutem voziacutečku uskutečni naacuteraz (pružnaacute sraacutežka) voziacutečků se siloměry (viz niacuteže) Na siloměry upevni magnety Podobnyacute děj nastane při naacuterazu miacuteče na zeď (zem)
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
37
Dynamika 56 III NEWTONŮV ZAacuteKON Fyzikaacutelniacute princip Dvě tělesa na sebe navzaacutejem působiacute stejně velkyacutemi silami opačneacuteho směru 21 FF Tyto siacutely vznikajiacute a zanikajiacute současně
Ciacutel Ověřit III Newtonův zaacutekon Pomůcky LabQuest dva siloměry DFS-BTA dva plošneacute siloměry FP-BTA
Scheacutema
38
Postup 1 Siloměry DFS-BTA zapojiacuteme do konektorů CH 1 a CH 2 LabQuestu Siloměry
přepneme na rozsah 0-50 N 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 30 s Frekvence 20 čteniacutes Senzory ndash
Obraacuteceně- CH 1 Siloměr Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Jeden siloměr držiacuteme (nebo upevniacuteme)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Druhou rukou střiacutedavě taacutehneme a uvolňujeme druhyacute siloměr kteryacute je zapojenyacute k prvniacutemu Měřiacuteme změnu sil po dobu 30 sekund
5 Vyhodnotiacuteme měřeniacute ndash velikost směr současnost sil F1 a F2 6 Mezi siloměry vlož provaacutezek (viz scheacutema) Změniacute se nějak vyacutesledek měřeniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na plošneacute siloměry namontujeme rukojeti Připojiacuteme je do konektorů CH 1 a CH 2
LabQuestu Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Dva studenti prostřednictviacutem těchto vah tlačiacute proti sobě ndash podobně jako bruslaři na obraacutezku (viz vyacuteše) Vyhodnotiacuteme měřeniacute
2 Pomociacute voziacutečkoveacute draacutehy a dvou siloměrů jeden upevněnyacute na jednom voziacutečku a druhyacute na druheacutem voziacutečku uskutečni naacuteraz (pružnaacute sraacutežka) voziacutečků se siloměry (viz niacuteže) Na siloměry upevni magnety Podobnyacute děj nastane při naacuterazu miacuteče na zeď (zem)
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
38
Postup 1 Siloměry DFS-BTA zapojiacuteme do konektorů CH 1 a CH 2 LabQuestu Siloměry
přepneme na rozsah 0-50 N 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 30 s Frekvence 20 čteniacutes Senzory ndash
Obraacuteceně- CH 1 Siloměr Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Jeden siloměr držiacuteme (nebo upevniacuteme)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Druhou rukou střiacutedavě taacutehneme a uvolňujeme druhyacute siloměr kteryacute je zapojenyacute k prvniacutemu Měřiacuteme změnu sil po dobu 30 sekund
5 Vyhodnotiacuteme měřeniacute ndash velikost směr současnost sil F1 a F2 6 Mezi siloměry vlož provaacutezek (viz scheacutema) Změniacute se nějak vyacutesledek měřeniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Na plošneacute siloměry namontujeme rukojeti Připojiacuteme je do konektorů CH 1 a CH 2
LabQuestu Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Dva studenti prostřednictviacutem těchto vah tlačiacute proti sobě ndash podobně jako bruslaři na obraacutezku (viz vyacuteše) Vyhodnotiacuteme měřeniacute
2 Pomociacute voziacutečkoveacute draacutehy a dvou siloměrů jeden upevněnyacute na jednom voziacutečku a druhyacute na druheacutem voziacutečku uskutečni naacuteraz (pružnaacute sraacutežka) voziacutečků se siloměry (viz niacuteže) Na siloměry upevni magnety Podobnyacute děj nastane při naacuterazu miacuteče na zeď (zem)
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
39
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
40
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
41
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil vznikaacute dřiacuteve
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
42
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky a) Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
čas (s)
siacutela
(N)
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
43
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 56 III Newtonův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Jakou velikost majiacute siacutely jejichž velikost měřiacuteme siloměry Jakyacute majiacute směr Kteraacute ze sil
vznikaacute dřiacuteve
Siacutely majiacute stejnou velikost opačnyacute směr a obě vznikajiacute a zanikajiacute ve stejnyacute okamžik
3 Jak se změniacute vyacutesledek měřeniacute pokud mezi siloměry vložiacuteme provaacutezek Vyacutesledek měřeniacute se nijak nezměniacute Siacutely budou miacutet opět stejnou velikost opačnyacute směr a budou vznikat a zanikat ve stejnyacute okamžik
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
44
4 Doplňujiacuteciacute otaacutezky Graficky znaacutezorněte pružnou sraacutežku dvou voziacutečků
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
45
Dynamika 57 SMYKOVEacute TŘENIacute Fyzikaacutelniacute princip Smykoveacute třeniacute je fyzikaacutelniacute jev jehož původ je předevšiacutem v nerovnostech stykovyacutech ploch těles Při smyacutekaacuteniacute tělesa po povrchu jineacuteho tělesa vznikaacute na stykoveacute ploše třeciacute siacutela Ft směřujiacuteciacute proti pohybu Velikost třeciacute siacutely je přiacutemo uacuteměrnaacute velikosti kolmeacute tlakoveacute siacutely Fn tedy platiacute Ft = f middot Fn kde f je součinitel smykoveacuteho třeniacute Jestliže po nakloněneacute rovině kteraacute sviacuteraacute s vodorovnou rovinou uacutehel α klouže těleso se zrychleniacutem a potom můžeme
součinitel smykoveacuteho třeniacute vypočiacutetat
cos
sin
gagf
Ciacutel Pomociacute videoanalyacutezy určit zrychleniacute tělesa a klouzajiacuteciacuteho zrychlenyacutem pohybem po nakloněneacute rovině Vypočiacutetat součinitele smykoveacuteho třeniacute f Pomůcky Program Logger Pro uacutehloměr nakloněnaacute rovina těleso deacutelkoveacute měřidlo
Scheacutema
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
46
Postup 1 Pomociacute digitaacutelniacuteho fotoaparaacutetu nafilmujeme klouzavyacute pohyb tělesa po nakloněneacute rovině
(viz scheacutema) 2 Do programu nahrajeme video ndash v menu zvoliacuteme Vložit ndash Video Otevře se okno
s videem ktereacute můžeme pomociacute tlačiacutetek (vlevo dole) libovolně přehraacutevat
3 Stiskem tlačiacutetka umožniacuteme analyacutezu videa (po praveacute straně se objeviacute dalšiacute tlačiacutetka)
4 Nastaviacuteme začaacutetek videa
5 Tlačiacutetkem nastaviacuteme funkci postupneacuteho přidaacutevaacuteniacute bodů do tabulky a grafu 6 Na tělese si zvoliacuteme jeden bod a postupnyacutem bdquoklikaacuteniacutemldquo na tento bod vklaacutedaacuteme do
tabulky a grafu jednotliveacute body pohybujiacuteciacuteho se tělesa v jednotlivyacutech sniacutemciacutech videa
7 Stiskem dalšiacuteho tlačiacutetka umožniacuteme volbu počaacutetku souřadnic ndash klikneme myšiacute napřiacuteklad do stejneacuteho bodu kteryacute jsme si zvolili v předchaacutezejiacuteciacutem bodě
8 Dalšiacutem tlačiacutetkem umožniacuteme vložit do videa měřiacutetko Myšiacute označiacuteme deacutelku praviacutetka ktereacute je předem vloženeacute do roviny pohybu tělesa a takto zaznamenaneacute na videu Po automatickeacutem objeveniacute textoveacuteho okeacutenka vložiacuteme skutečnou deacutelku praviacutetka (např 1 m)
9 V menu Analyacuteza ndash Vložit křivku vložiacuteme do grafů y = f(t) a x = f(t) kvadratickeacute funkce Z nich určiacuteme ax a ay (složky zrychleniacute tělesa v ose x a ose y)
10 Ze složek zrychleniacute určiacuteme zrychleniacute a a uacutehel sklonu nakloněneacute roviny α Uacutehel α ověřiacuteme ještě pomociacute uacutehloměru
11 Vypočiacutetaacuteme součinitel smykoveacuteho třeniacute f 12 Vysloviacuteme zaacutevěr
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Určete hodnotu součinitele smykoveacuteho třeniacute f pro stejneacute těleso a stejnou podložku
pomociacute kladky a zaacutevažiacute jestliže se těleso bude pohybovat a) rovnoměrnyacutem pohybem b) zrychlenyacutem pohybem se zrychleniacutem a
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
47
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
čas (s)
x (m) y (m)
ax = helliphelliphelliphellip ms-2 ay = helliphelliphelliphellip ms-2
αaa
tgα msaaax
y22y
2x
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je helliphelliphelliphellip
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
48
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
49
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 57 Smykoveacute třeniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
ax = 2065 = 13 ms-2 ay = 2037 = 074 ms-2
30αms15 2 x
y2y
2x a
atgα aaa
04
30cos8195130sin819
f cosαg
asinαgf
Velikost součinitele smykoveacuteho třeniacute je 04
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
50
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
51
Dynamika 58 DOSTŘEDIVAacute SIacuteLA Fyzikaacutelniacute princip Na hmotnyacute bod kteryacute konaacute rovnoměrnyacute pohyb po kružnici působiacute dostředivaacute siacutela Fd kteraacute směřuje do středu kružnice Podle druheacuteho pohyboveacuteho zaacutekona Fd = mmiddotad kde m je hmotnost tělesa ad jeho dostřediveacute zrychleniacute Pro velikost dostřediveacute siacutely platiacute vztahy
rvmFd
2 rmFd 2
Ciacutel Určit dostřediveacute zrychleniacute ad Pomůcky LabQuest akcelerometr LGA-BTA kolotoč
Scheacutema
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
52
Postup 1 Akcelerometr LGA-BTA zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 80 s Frekvence 20 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 4 LabQuest s akcelerometrem položiacuteme na kolotoč (viz scheacutema) 5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Roztočiacuteme kolotoč a přibližně
30 s nechaacuteme kolotoč otaacutečet Pak kolotoč plynule zastaviacuteme
6 Z grafu odečteme periodu otaacutečeniacute a dostřediveacute zrychleniacute 7 Z periody a poloměru otaacutečeniacute vypočiacutetaacuteme hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute 8 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash porovnaacuteme vypočiacutetanou a změřenou hodnotu dostřediveacuteho zrychleniacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jineacute poloměry 2 Jak zaacutevisiacute hodnota dostřediveacuteho zrychleniacute na čase 3 Jak velkaacute dostředivaacute siacutela na Tebe působiacute (vypočiacutetej)
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
53
Mechanika 59 MECHANICKAacute PRAacuteCE Fyzikaacutelniacute princip Praacutece je fyzikaacutelniacute veličina Označuje se piacutesmenem W a jejiacute jednotkou je joule (značka J) Je-li F siacutela působiacuteciacute na těleso a s trajektoriiacute sviacuteraacute staacutelyacute uacutehel α vykonaacute se při přesunutiacute tělesa o draacutehu s praacutece W = Fmiddotsmiddotcosα Jestliže se siacutela měniacute je praacutece daacutena obsahem obrazce ohraničeneacuteho vodorovnou osou a grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze Ciacutel Určit praacuteci potřebnou na protahovaacuteniacute pružiny Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA senzor polohy MD-BTD pružinu zaacutevažiacute magnet kolečko
Scheacutema
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
54
Postup 1 Siloměr DFS-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1 LabQuestu Siloměr přepneme na
citlivějšiacute rozsah 0-10 N Senzor polohy zapojiacuteme do konektoru DIG 1 Sestaviacuteme obvod podle scheacutema
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 10 s Frekvence 20 čteniacutes
3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Změřiacuteme vzdaacutelenost senzoru polohy od kolečka (připevněneacute magnetem na zaacutevažiacute)
4 Zvoliacuteme zaacuteložku tabulka V menu Tabulka zvoliacuteme Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec Naacutezev ndash draacuteha Jednotka ndash m Tvar vyacuterazu XY Sloupec pro X ndash draacuteha Sloupec pro Y ndash Siacutela
5 Vynulujeme senzor ndash menu Senzory ndash Vynulovat ndash Siloměr Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a snažiacuteme se pomalu a rovnoměrně rukou natahovat pružinu
7 Měřeniacute si můžeme uložit do paměti menu Graf ndash Uložit 8 Vypočiacutetaacuteme plochu pod grafem F = f (s) 9 Zaacutevěr ndash vyhodnotiacuteme měřeniacute - graf a vykonanou praacuteci
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušej vykonat praacuteci při zvedaacuteniacute tělesa 2 Vyzkoušej vykonat praacuteci při překlaacutepěniacute tělesa
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
55
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
56
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr
1 pružina 2 pružina
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
57
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 59 Mechanickaacute praacutece Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 22 degC
Tlak 1008 hPa
Vlhkost 45
1 Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze
a) 1 pružina
b) 2 pružina
2 Co je grafem zaacutevislosti siacutely na draacuteze
grafem je polopřiacutemka
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
58
3 Co v grafu zaacutevislosti siacutely na draacuteze vyjadřuje vykonanou praacuteci
obsah plochy pod křivkou grafu
4 Velikost vykonaneacute praacutece
5 Zaacutevěr Graf zaacutevislosti působiacuteciacute siacutely na draacuteze neniacute dokonalaacute polopřiacutemka protože tělesem nepohybujeme zcela rovnoměrně ve směru pohybu Vypočiacutetanaacute praacutece je tedy přibližnaacute Naviacutec z uvedenyacutech grafů vyplyacutevaacute že druhaacute pružina maacute většiacute tuhost jelikož k jejiacutemu protaženiacute o stejnou jednotku deacutelky je zapotřebiacute většiacute siacutely
1 pružina 2 pružina
07689 J 1731 J
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
59
Mechanika 510 UacuteČINNOST RYCHLOVARNEacute KONVICE
Fyzikaacutelniacute princip Uacutečinnost strojů je určena podiacutelem vyacutekonu P a přiacutekonu P0 Udaacutevaacuteme ji v procentech Ciacutel Určit uacutečinnost rychlovarneacute konvice a porovnat ji s uacutečinnostiacute dalšiacutech znaacutemyacutech strojů (zařiacutezeniacute) Pomůcky Rychlovarnaacute konvice wattmetr (ENERGY CHECK 3000) nebo wattmetr WU-PRO-I LabQuest teploměr TMP-BTA odměrnyacute vaacutelec
Scheacutema
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
60
Postup 1 Přiacutestroje propojiacuteme podle scheacutema Teploměr TMP-BTA zapojiacuteme do konektoru CH 1
LabQuestu 2 Zapiacutešeme jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W
3 Konvici naplniacuteme pomociacute odměrneacuteho vaacutelce 1 litrem (přiacutepadně 15 litrem) vody 4 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 300 s
Frekvence 1 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu zapneme konvici 6 Zapiacutešeme přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W 7 Zapiacutešeme hmotnost vody v konvici m = kg 8 Sledujeme průběh měřeniacute (300 s)
9 Měřeniacute můžeme zopakovat pro jinou konvici
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
61
10 Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
11 Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty t = t2 ndash t1 = - = degC
12 Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
13 Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W 14 Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 = Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) 2 Porovnej uacutečinnost teacuteto konvice s uacutečinnostiacute jineacute konvice 3 Porovnej uacutečinnost ohřiacutevaacuteniacute vody pomociacute elektrovarneacute konvice s uacutečinnostiacute ohřiacutevaacuteniacute vody
plamenem Proveď stejneacute měřeniacute s lihovyacutem kahanem a urči uacutečinnost 4 Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor
transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip) 5 Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute 6 Jak funguje rychlovarnaacute konvice
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
62
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
63
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = W - hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 =hellip degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip
2 Rychlovarnaacute konvice č 2 - jmenovityacute přiacutekon konvice P0j =hellip W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 =hellip W
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
64
- hmotnost vody v konvici m = kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = s t1 =hellip degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = s t2 = degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = - = s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = - = degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 = J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = = W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 100 =hellip 3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu)
2) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutenahellip)
3) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
65
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 510 Uacutečinnost rychlovarneacute konvice Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Rychlovarnaacute konvice č 1
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2000 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1790 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 284 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 926 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 926 ndash 284 = 642 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 642 = 268 356 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 268 356 180 = 1491 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = (1491 1790) 100 = 83
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
66
2 Rychlovarnaacute konvice č 2
- jmenovityacute přiacutekon konvice P0j = 2200 W - přiacutekon konvice (z wattmetru) P0 = 1820 W - hmotnost vody v konvici m = 1 kg
Z grafu odečteme na začaacutetku a na konci rostouciacute čaacutesti grafu počaacutetečniacute čas a teplotu
t1 = 0 s t1 = 250 degC a konečnyacute čas a teplotu t2 = 180 s t2 = 875 degC
Vypočiacutetaacuteme změnu času t = t2 ndash t1 = 180 - 0 = 180 s a změnu teploty
t = t2 ndash t1 = 875 ndash 250 = 625 degC
Vypočiacutetaacuteme teplo potřebneacute k ohřaacutetiacute vody Q = cmt = 4180 1 625 = 261 250 J
Vypočiacutetaacuteme vyacutekon konvice P = Qt = 261 250 180 = 1451 W
Vypočiacutetaacuteme uacutečinnost konvice = (PP0)100 = 1451 1820 100 = 80
3 Doplňujiacuteciacute otaacutezky
a) Jak zaacutevisiacute teplota vody na čase (viz průběh grafu) Zaacutevislost teploty vody na čase je teacuteměř lineaacuterniacute
b) Porovnej uacutečinnost konvice s uacutečinnostiacute jinyacutech znaacutemyacutech zařiacutezeniacute (spalovaciacute motor transformaacutetor elektromotor parniacute turbiacutena )
- uacutečinnost konvicehellip 80 - uacutečinnost spalovaciacuteho motoruhellip kolem 25 - uacutečinnost transformaacutetoruhellip 90 - 99 - uacutečinnost elektromotoruhellip 55 - 80 - uacutečinnost parniacute turbiacutenyhellip 25 - 35
c) Proč graf začiacutenaacute a končiacute vodorovnou čaacutestiacute Při zapnutiacute konvice trvaacute určitou dobu než se topneacute těleso zahřeje Při dosaženiacute teploty kolem 100 C nedochaacuteziacute již k vyacuterazneacutemu naacuterůstu teploty
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
67
Mechanickaacute praacutece a mechanickaacute energie
511 KINETICKAacute A POTENCIAacuteLNIacute ENERGIE
Fyzikaacutelniacute princip Polohovaacute (potenciaacutelniacute) energie Ep ve vyacutešce h nad zvolenou nulovou hladinou potenciaacutelniacute energie hmotneacuteho bodu o hmotnosti m je daacutena vztahem Ep= mgh Pohybovaacute (kinetickaacute) energie Ek hmotneacuteho bodu o hmotnosti m kteryacute se pohybuje rychlostiacute o velikosti v je daacuten vztahem Ek= frac12mv2 Součet kinetickeacute a potenciaacutelniacute energie tvořiacute celkovou mechanickou energii E = Ek + Ep Ciacutel Určit pohybovou a polohovou energii tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD voziacuteček digitaacutelniacute vaacuteha draacuteha pro mechaniku VDS
Scheacutema
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu a
ten přes USB do PC Pomociacute digitaacutelniacutech vah určiacuteme hmotnost voziacutečku 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Určiacuteme sklon draacutehy
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
68
3 Zapneme LabQuest a připojiacuteme k PC Přepiacutenač ultrazvukoveacuteho senzoru přepneme na
voziacuteček
4 V programu LoggerPro v menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 30 s
Vzorkovaciacute frekvence 20 vzorkůsekunda 5 V menu Data ndash Novyacute dopočiacutetaacutevanyacute sloupec nastaviacuteme
a) Naacutezev vyacuteška Značka h Jednotka m Rovnice (06212-vzdaacutelenost)3122 ndash 06212 max vzdaacutelenost voziacutečku od senzoru 3122 je sklon draacutehy
b) Naacutezev Potenciaacutelniacute energie Značka Ep Jednotka J Rovnice 0518981vyacuteška ndash
0518 je hmotnost voziacutečku c) Naacutezev Kinetickaacute energie Značka Ek Jednotka J Rovnice
050518VelocityVelocity d) Naacutezev Celkovaacute energie Značka E Jednotka J Rovnice Potenciaacutelniacute
energie+Kinetickaacute energie 6 Postaviacuteme voziacuteček 20 cm od ultrazvukoveacuteho senzoru pustiacuteme ho a současně zapneme
sběr dat Voziacuteček bude střiacutedavě sjiacuteždět a vyjiacuteždět (po odrazu od magnetickeacuteho naacuterazniacuteku) po draacuteze
Graf potenciaacutelniacute energie a vyacutešky
Graf kinetickeacute energie a rychlosti
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
69
Graf celkoveacute energie
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute
Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Opakujeme měřeniacute pro menšiacute (většiacute) sklon nebo hmotnost voziacutečku
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
70
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
71
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
72
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr
Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) Jak se přeměňujiacute energie Kde se ztraacuteciacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
73
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 511 Kinetickaacute a potenciaacutelniacute energie Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1009 hPa
Vlhkost 60
Hmotnost tělesa m = 0514 kg naacuteklon 14deg 1 Graf zaacutevislosti rychlosti a kinetickeacute energie na čase
2 Graf zaacutevislosti vyacutešky a potenciaacutelniacute energie na čase
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
74
3 Graf zaacutevislosti celkoveacute mechanickeacute energie na čase
4 Zaacutevěr Jak se měniacute Ek Ep E Em (magnetickaacute) jak se přeměňujiacute energie kde se ztraacuteciacute Z grafů vyplyacutevaacute naacutesledujiacuteciacute
- Těleso maacute největšiacute potenciaacutelniacute energii v okamžiku je-li nejbliacuteže UZ detektoru (v největšiacute vyacutešce) V tomto miacutestě je pohybovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute)
- Při sjiacutežděniacute tělesa po nakloněneacute rovině se měniacute potenciaacutelniacute energie na polohovou
- V nejnižšiacutem bodě trajektorie je polohovaacute energie tělesa nejmenšiacute (nulovaacute) a kinetickaacute energie největšiacute Ovšem v okamžiku změny směru pohybu v nejnižšiacutem bodě je kinetickaacute energie nulovaacute Dochaacuteziacute ke změně magnetickeacute energie na kinetickou a polohovou
Celkovaacute energie stejně jako oba druhy mechanickeacute energie se postupně snižuje Mechanickaacute energie se měniacute na magnetickou energii Avšak pouze čaacutest magnetickeacute energie se měniacute zpět na mechanickou energii Čaacutest mechanickeacute energie se takeacute ztraacuteciacute při třeniacute tělesa s podložkou a v důsledku odporu prostřediacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
75
Gravitačniacute pole 512 TIacuteHOVEacute ZRYCHLENIacute
Fyzikaacutelniacute princip Působeniacutem tiacutehoveacute siacutely FG se pohybuje volně puštěneacute těleso ve vakuu volnyacutem paacutedem se zrychleniacutem g ktereacute se nazyacutevaacute tiacutehoveacute zrychleniacute U naacutes je tiacutehoveacute zrychleniacute 981 mmiddots-2 Ciacutel Určit tiacutehoveacute zrychleniacute tělesa Pomůcky LabQuest ultrazvukovyacute senzor MD-BTD miacuteč stojan
Scheacutema
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
76
Postup 1 Připojiacuteme ultrazvukovyacute senzor MD-BTD nebo GO-MOT do vstupu DIG 1 LabQuestu
LabQuest připojiacuteme k PC přes USB 2 Sestaviacuteme měřeniacute podle scheacutema Přepiacutenač na ultrazvukoveacutem senzoru přepneme na bdquomiacutečldquo 3 Zapneme LabQuest Nastartujeme program LoggerPro 4 V menu Experiment ndash Sběr dat nastaviacuteme Deacutelka 5 s Vzorkovaciacute frekvence
20 vzorkůsekunda 5 Na ose y vlevo nastaviacuteme bdquovzdaacutelenostldquo na ose y vpravo bdquorychlostldquo Na druheacutem grafu
nastaviacuteme vlevo na ose y bdquozrychleniacuteldquo na ose y vpravo bdquovzdaacutelenostldquo 6 Baloacuten přidržiacuteme 20 cm od senzoru (asi 15 m nad zemiacute) zapneme sběr dat a pustiacuteme
baloacuten
Graf vzdaacutelenosti a rychlosti
Graf zrychleniacute a vzdaacutelenosti
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute (menu Analyacuteza ndash Statistika)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Vyzkoušiacuteme jinaacute tělesa ndash miacuteče koule papiacuteroveacute taacutecky hellip 2 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute mikrofonu (kuličkovyacute padostroj) 3 Zkus zaznamenat volnyacute paacuted pomociacute světelneacuteho senzoru (hřeben pro volnyacute paacuted)
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
77
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) Miacuteč
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
78
b) papiacuteroveacute taacutecky
2 Zaacutevěr
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
79
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 512 Tiacutehoveacute zrychleniacute Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota 23 degC
Tlak 1014 hPa
Vlhkost 62
1 Graf zaacutevislosti vzdaacutelenosti rychlosti a zrychleniacute tělesa na čase
a) miacuteč
b) papiacuteroveacute taacutecky
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
80
c) kniha
2 Zaacutevěr
Tiacutehoveacute zrychleniacute pro naši zeměpisnou polohu ve vakuu v bliacutezkosti povrchu Země g 981 msndash2
Naměřeneacute maximaacutelniacute hodnoty ve vzduchu v bliacutezkosti povrchu Země
miacuteč g 970 msndash2 papiacuterovyacute taacutecek g 480 msndash2 kniha g 960 msndash2
Vzhledem k tomu že měřeniacute probiacutehalo v odporoveacutem prostřediacute naměřil jsem menšiacute hodnotu tiacutehoveacuteho zrychleniacute Velikost tiacutehoveacuteho zrychleniacute tedy zaacutevisiacute jak na hmotnosti tělesa tak na součiniteli odporu tělesa kteryacute vyjadřuje zaacutevislost odporu prostřediacute na tvaru tělesa V přiacutepadě miacuteče působila nejmenšiacute odporovaacute siacutela a v přiacutepadě lehkeacuteho papiacuteroveacuteho taacutecku působila největšiacute odporovaacute siacutela
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
81
Mechanika kapalin a plynů
513 HYDROSTATICKYacute TLAK TLAK V BALOacuteNKU
Fyzikaacutelniacute princip Tlak v kapalině vyvolanyacute hydrostatickou tlakovou silou se nazyacutevaacute hydrostatickyacute tlak ph Hydrostatickyacute tlak v hloubce h pod volnyacutem povrchem kapaliny o hustotě ρ je ph = ρmiddothmiddotg Ciacutel Ověřit zaacutevislost hydrostatickeacuteho tlaku ph na hloubce h Pomůcky LabQuest senzor tlaku plynu GPS-BTA s přiacuteslušenstviacutem odměrnyacute vaacutelec (nebo PET laacutehev) praviacutetko baloacutenek
Scheacutema
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
82
Postup 1 Připojiacuteme senzor tlaku GPS-BTA (je možneacute použiacutet i BAR-BTA) do vstupu CH1
LabQuestu Našroubujeme hadičku na zaacutevit senzoru 2 Zapneme LabQuest a v zaacutekladniacutem menu Senzory zvoliacuteme Zaacuteznam dathellip Nastaviacuteme
Režim Udaacutelosti + hodnoty Naacutezev Hloubka Jednotky cm V menu Senzory zvoliacuteme Vynulovat
3 Zvoliacuteme okno Graf Na svisleacute ose je tlak a na vodorovneacute ose hloubka 4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Objeviacute se noveacute tlačiacutetko pro vloženiacute
udaacutelosti ndash hloubky Stiskneme toto tlačiacutetko a vložiacuteme hloubka 0 cm Tlakoměr držiacuteme nad vodniacute hladinou (nesmiacute se do něj dostat voda)
5 Zasuneme uacutestiacute hadičky do hloubky 1 cm a opakujeme vloženiacute udaacutelosti Pak postupně ponořujeme 2 3 4hellip 20 cm
6 V menu Analyacuteza zvoliacuteme Fitovat křivku - Tlak Vybereme typ rovnice Lineaacuterniacute funkce (Přiacutemaacute uacuteměrnost)
7 Zapiacutešeme si rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Zkus stejneacute měřeniacute pro jinou kapalinu 2 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
3 Zkus změřit zaacutevislost tlaku plynu p uvnitř baloacutenku na průměru d baloacutenku Proveď
analyacutezu naměřeneacute funkce
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
83
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty 2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
- zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
84
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon - hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
85
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 513 Hydrostatickyacute tlak Tlak v baloacutenku Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 009455h
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
86
2 Stejneacute měřeniacute proveďte pro jinou kapalinu
Zapište rovnici funkce ph = f (h) i s koeficienty
ph = 008949middoth
3 Zkus stejneacute měřeniacute pro různeacute tvary naacutedob ndash hydrostatickeacute paradoxon
Hydrostatickyacute tlak nezaacutevisiacute na tvaru naacutedoby a na objemu kapaliny
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
87
Mechanika kapalin
514 URČENIacute HUSTOTY PEVNEacute LAacuteTKY POMOCIacute
ARCHIMEDOVA ZAacuteKONA Fyzikaacutelniacute princip Těleso ponořeneacute do kapaliny je nadlehčovaacuteno vztlakovou silou Fvz jejiacutež velikost se rovnaacute tiacuteze kapaliny stejneacuteho objemu jako je objem ponořeneacuteho tělesa (Archimedův zaacutekon) Pro vztlakovou siacutelu platiacute Fvz = Vbullρkbullg kde V je objem ponořeneacute čaacutesti tělesa ρ je hustota kapaliny g je tiacutehoveacute zrychleniacute
Hustotu tělesa můžeme vypočiacutetat ze znalosti velikosti sil kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
kde FG
je tiacutehovaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru na vzduchu) Fvz je vztlakovaacute siacutela F je vyacuteslednaacute siacutela (těleso zavěšeneacute na siloměru ponořeneacute do kapaliny) působiacuteciacute na těleso (F = FG - Fvz)
Ciacutel Určit tiacutehovou siacutelu FG vyacuteslednou siacutelu F a vztlakovou siacutelu Fvz Určit hustotu pevneacute laacutetky ρt
tělesa pomociacute Archimedova zaacutekona kvz
Gk
G
Gt F
FFF
F
Pomůcky LabQuest siloměr DFS-BTA naacutedoba s vodou těleso (a) stojan
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
88
Scheacutema
Postup 1 Siloměr DFS-BTA upevniacuteme na stativ (podle scheacutema) a zapojiacuteme do CH 1 LabQuestu 2 Zapneme LabQuest 3 Vynulujeme siloměr v menu Senzory ndash Vynulovat 4 Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 5 čteniacutes Zvoliacuteme
zobrazeniacute Graf 5 Na siloměr zavěsiacuteme těleso (zaacutevažiacute) Počkaacuteme až se bdquouklidniacuteldquo 6 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu Asi po 6 sekundaacutech ponořiacuteme
těleso do vody (nadzvedneme kaacutedinku s vodou a podsuneme pod kaacutedinku podložku) a nechaacuteme dokončit měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
89
7 Z grafu odečteme tiacutehovou siacutelu FG pomociacute menu Analyacuteza ndash Statistika a stejně i vyacuteslednou siacutelu F (zaacutevažiacute ve vodě)
8 Vypočiacutetaacuteme vztlakovou siacutelu Fvz= FG - F 9 Vypočiacutetaacuteme hustotu tělesa ρt ze vztlakoveacute siacutely Fvz tiacutehoveacute siacutely FG a hustoty kapaliny ρk
(voda) kvz
Gt F
F
10 Ověřiacuteme určeniacute tiacutehoveacute siacutely zvaacuteženiacutem tělesa na digitaacutelniacutech vahaacutech 11 Vypočiacutetanou hustotu tělesa ověřiacuteme v tabulkaacutech Doplňujiacuteciacute otaacutezky
1 Provedeme měřeniacute pro jinaacute tělesa 2 Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
90
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
91
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
Železo FG = helliphelliphellip N F = helliphelliphellip N
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
92
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Fvz = FG ndash F = helliphelliphellip N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = helliphelliphellip kgm-3 mt = helliphelliphelliphellip kg
g = 981 ms-2
FG = mt g FG = helliphelliphellip N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je helliphelliphellip kgm-
3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
Železo d = helliphelliphellip m v = helliphelliphellip m
vdV
2
2
V = helliphelliphellip m3
Vmt
= helliphelliphellip kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
93
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 514 Archimedův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
94
2 Vyacutepočet
Hliniacutek FG = 0443 N
F = 0290 N Fvz = FG ndash F = 0153 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 2890 kgm-3 mt = 0045 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 044 N Těleso je vyrobeno z hliniacuteku
Hustota Al v tabulkaacutech je 2700 kgm-3
Železo FG = 1228 N
F = 1072 N Fvz = FG ndash F = 0156 N
k = 998 kgm-3
kvz
Gt F
F
t = 7860 kgm-3 mt = 0125 kg
g = 981 ms-2
FG = mt g
FG = 123 N Těleso je vyrobeno ze železa
Hustota Fe v tabulkaacutech je 7870 kgm-3
Pokud maacute těleso tvar vaacutelce vypočiacutetaacuteme objem vaacutelce z jeho rozměrů a daacutele vypočiacutetaacuteme
jeho hustotu 3 Vyacutepočet z rozměrů
Hliniacutek
d = 2410-2 m v = 35110-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 2830 kgm-3
Železo
d = 240510-2 m v = 34910-2 m
vdV
2
2
V = 15910-5 m3
Vmt
= 7860 kgm-3
4 Zaacutevěr
Porovnejte vyacutesledky
Hliniacutek ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe lišiacute jen nepatrně ndash tabulkovaacute hodnota se nepatrně lišiacute Těleso neniacute zřejmě vyrobeno z čisteacuteho hliniacuteku
Železo ndash hustoty vypočiacutetaneacute pomociacute dvou různyacutech metod se od sebe nelišiacute ndash tabulkovaacute hodnota vychaacuteziacute stejně jako vypočiacutetanaacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
95
Mechanika kapalin a plynů 515 PASCALŮV ZAacuteKON
Fyzikaacutelniacute princip Tlak vyvolanyacute vnějšiacute silou kteraacute působiacute na kapalneacute těleso v uzavřeneacute naacutedobě je ve všech miacutestech kapaliny stejnyacute Jinaacute formulace Působiacute-li na kapalinu v uzavřeneacute naacutedobě vnějšiacute tlakovaacute siacutela zvyacutešiacute se tlak ve všech miacutestech stejně (Pascalův zaacutekon)
Ciacutel Změřit hydrostatickyacute tlak v různyacutech hloubkaacutech při změně vnějšiacute tlakoveacute siacutely Pomůcky LabQuest 2ks tlakoveacute čidlo GPS-BTA PET laacutehev s měřiacutetkem
Scheacutema
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
96
Postup 1 Připojiacuteme tlakovaacute čidla GPS-BTA ke vstupům CH1 a CH2 LabQuestu (nebo LabQuest
Mini) K senzorům přišroubujeme hadičky ktereacute vedou přes gumovou zaacutetku do PET laacutehve tak že konce hadiček budou v různyacutech hloubkaacutech (rozdiacutel asi 20 cm) Tiacutem dosaacutehneme toho že počaacutetečniacute tlak bude u obou senzorů různyacute
2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 20 s Frekvence 2 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu Vynulujeme oba tlaky (hadičky nejsou ponořeny ve vodě)
3 Napustiacuteme PET laacutehev vodou a zasuneme hadičky do PET (senzory musiacute byacutet vyacuteše než je PET laacutehev ndash POZOR na vodu ndash nesmiacute se dostat do senzoru) Utěsniacuteme zaacutetku (viz scheacutema)
4 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 5 Malou silou stlačujeme rukou PET laacutehev 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute
7 Vysloviacuteme zaacutevěr ndash jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute - PET laacutehev maacuteme položenou vodorovně 2 Provedeme měřeniacute pro spojeneacute naacutedoby ndash dvě PET laacutehve nebo dvě injekčniacute střiacutekačky
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
97
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
a) stojiacuteciacute laacutehev
b) položenaacute laacutehev
2 Zaacutevěr
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
98
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
99
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 515 Pascalův zaacutekon Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
3 Časovaacute zaacutevislost tlaku v kapalině na vnějšiacute tlakoveacute siacutele
c) stojiacuteciacute laacutehev
d) položenaacute laacutehev
4 Zaacutevěr Jak se měniacute tlak v různyacutech hloubkaacutech v obou přiacutepadech
a) V různyacutech hloubkaacutech vzhledem k hladině vody je na počaacutetku měřeniacute různě velkyacute hydrostatickyacute tlak Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve rukou se začnou oba tlaky postupně zvyšovat
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
100
při uvolňovaacuteniacute se oba tlaky snižujiacute na počaacutetečniacute hodnoty Tvary křivek časovyacutech zaacutevislostiacute tlaků na působiacuteciacute vnějšiacute tlakoveacute siacutele jsou stejneacute b) Pokud PET laacutehev položiacuteme takovyacutem způsobem aby trubice byly ve stejneacute hloubce pod hladinou vody majiacute na počaacutetku měřeniacute oba hydrostatickeacute tlaky stejně velkou hodnotu Při stlačovaacuteniacute PET laacutehve se opět oba tlaky postupně zvyšujiacute při uvolněniacute naopak snižujiacute Rozdiacutel oproti přiacutepadu (a) je v tom že obě naměřeneacute křivky se překryacutevajiacute V obou přiacutepadech byl ověřen Pascalův zaacutekon pro kapaliny Působiacuteme-li na uzavřenou PET laacutehev v libovolneacutem miacutestě vnějšiacute tlakovou silou změniacute se tlak v libovolneacutem miacutestě kapaliny za určityacute čas o stejnou hodnotu
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
101
Mechanika plynů 516 ATMOSFEacuteRICKYacute TLAK
Fyzikaacutelniacute princip Atmosfeacutera je vzdušnyacute obal Země a maacute svoji hmotnost Podle normaacutelniacute hustoty vzduchu maacute 1 m3 vzduchu hmotnost asi 129 kg Celkovaacute hmotnost atmosfeacutery je asi 511018 kg tedy přibližně 0000 000 9 celkoveacute hmotnosti Země Tak velkaacute hmotnost vzduchu působiacute svou tiacutehovou silou kolmo na libovolně orientovanou plochu na Zemi a způsobuje tak tlak Tento tlak označujeme jako atmosfeacuterickyacute tlak a vznikaacute tedy tiacutehou svisleacuteho sloupce vzduchu sahajiacuteciacuteho od zemskeacuteho povrchu vzhůru skrz celou atmosfeacuteru Jednotkou tlaku je pascal (Pa) v meteorologii častěji použiacutevaacuteme jeho naacutesobek hektopascal (1 hPa = 100 Pa) Dřiacuteve se použiacutevala jednotka bar (b) respektive milibar (mb) Ve staršiacute literatuře se jako jednotka tlaku použiacutevaacute milimetr rtuťoveacuteho sloupce Tlak běžně měřiacuteme pomociacute barometrů a aneroidů Na velikost atmosfeacuterickeacuteho tlaku maacute vliv teplota vzduchu obsah vodniacute paacutery v atmosfeacuteře nadmořskaacute vyacuteška a zeměpisnaacute šiacuteřka Pro vzaacutejemneacute porovnaacutevaacuteniacute se použiacutevaacute tlak redukovanyacute na hladinu moře Tento tlak je dohodou stanovenyacute jako normaacutelniacute atmosfeacuterickyacute tlak s hodnotou 101325 hPa
Ciacutel Určit jak se měniacute tlak v troposfeacuteře Pomůcky LabQuest teploměr TMP-BTA barometr BAR-BTA vlhkoměr RH-BTA
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
102
Scheacutema
Postup 1 Do vstupu CH 1 LabQuestu připojiacuteme barometr BAR-BTA 2 Zvoliacuteme zobrazeniacute Graf Nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 600 s
Frekvence 2 čteniacutes 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Měniacuteme nadmořskou vyacutešku ndash jedeme vyacutetahem jdeme po schodech bdquodolůldquo a pak
bdquonahoruldquo 5 Odhadneme nebo změřiacuteme velikost změny nadmořskeacute vyacutešky 6 Po skončeniacute měřeniacute (600 s) nebo po stisknutiacute tlačiacutetka (ukončit měřeniacute) Uložiacuteme
graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně
nadmořskeacute vyacutešky Jakyacute je bdquogradient tlakuldquo Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Jak spolu souvisiacute teplota atmosfeacuterickyacute tlak vlhkost Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 2 Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodni Ověř delšiacutem měřeniacutem ndash
24 h nebo deacutele 3 Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute 4 Zkus měřit tyto hodnoty naraacutez v různyacutech nadmořskyacutech vyacuteškaacutech na jednom miacutestě
(napřiacuteklad v různyacutech poschodiacutech domu) Jak se lišiacute naměřeneacute hodnoty 5 Zkus připojit i luxmetr LS-BTA nebo světelnyacute senzor TILT-BTA Proveď stejneacute měřeniacute
Co naměřiacuteš světelnyacutem senzorem
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
103
6 Ověř ziacuteskaneacute vyacutesledky podle tabulkovyacutech hodnot V Excelu vytvoř tabulku a graf
z tabulkovyacutech hodnot Jakaacute je to funkce 7 Jak vypadaacute barometrickaacute rovnice
8 Ukaacutezky naměřenyacutech grafů
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
104
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
105
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
1 Graf
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = helliphelliphellip m p = helliphelliphellip Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o helliphelliphellip kPa
2 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
106
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
3 Zodpovězte otaacutezky
a) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte
b) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte
c) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
107
d) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
108
Gymnaacutezium Olomouc Čajkovskeacuteho 9
PROTOKOL O LABORATORNIacute PRAacuteCI Z FYZIKY
Naacutezev uacutelohy 516 Atmosfeacuterickyacute tlak Jmeacuteno
Třiacuteda
Datum
Spolupracovali
Podmiacutenky měřeniacute Teplota
Tlak
Vlhkost
4 Graf
Pozn Graf byl měřen při jiacutezdě vyacutetahem (dolů ndash nahoru ndash dolů)
Jak zaacutevisiacute atmosfeacuterickyacute tlak na nadmořskeacute vyacutešce
Atmosfeacuterickyacute tlak s rostouciacute nadmořskou vyacuteškou klesaacute K jakeacute změně atmosfeacuterickeacuteho tlaku došlo v zaacutevislosti na změně nadmořskeacute vyacutešky
h = 20 m p = 280 Pa
Atmosfeacuterickyacute tlak se zmenšiacute na každyacutech 100 m nadmořskeacute vyacutešky o 14 kPa
5 Načrtněte grafy vlhkosti tlaku teploty a osvětleniacute v zaacutevislosti na čase Vlhkost
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
109
Tlak
Teplota
Osvětleniacute
Pozn Grafy byly naměřeny 2782011 od 000 do 2400
6 Zodpovězte otaacutezky
e) Jak spolu souvisiacute teplota tlak vlhkost Zdůvodněte Z grafů je patrneacute že tlak roste a klesaacute s růstem a klesaacuteniacutem s teplotou Vlhkost naopak ndash s růstem teploty klesaacute a naopak
f) Jak se měniacute teplota tlak a vlhkost v průběhu dne Zdůvodněte Z grafu je patrneacute že teplota roste v průběhu dne a v noci klesaacute Maximaacutelniacute je kolem poledne a minimaacutelniacute je na sklonku noci
g) Jak souvisiacute teplota tlak vlhkost se změnou počasiacute Při delšiacutem měřeniacute je vidět že změny počasiacute majiacute vliv na změnu všech fyzikaacutelniacutech veličin
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
110
h) Co naměřiacutete světelnyacutem senzorem za stejneacute časoveacute obdobiacute Střiacutedaacuteniacute dne a noci Daacutele v průběhu dne i pohyb mraků ktereacute zastiacuteniacute Slunce
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
111
Mechanika 517 OBJEMOVYacute PRŮTOK
Fyzikaacutelniacute princip Objemovyacute průtok QV je objem V tekutiny kteraacute proteče průřezem trubice za dobu t Měřiacuteme ho vodoměrem nebo plynoměrem Objemovyacute průtok měřiacuteme v jednotkaacutech m3middots-1 U člověka můžeme měřit takeacute objemovyacute průtok pomociacute spirometru v lmiddots-1 (litr za sekundu) Ciacutel Určit jak se měniacute objemovyacute průtok vzduchu při dyacutechaacuteniacute člověka Určit vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po největšiacutem možneacutem naacutedechu Pomůcky LabQuest spirometr SPR-BTA
Scheacutema
Postup 1 Do vstupů CH 1 LabQuestu připojiacuteme spirometr SPR-BTA
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
112
2 Na vstup spirometru (Inlet) nasadiacuteme vyměnitelnyacute bakteriaacutelniacute filtr a na něj vyměnitelnyacute lepenkovyacute naacuteustek Na nos nasadiacuteme koliacuteček
3 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence 25 čteniacutes Vynulujeme spirometr ndash menu Senzory ndash Vynulovat Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu
4 Posadiacuteme se uvolněně prohloubiacuteme dyacutechaacuteniacute Dyacutechaacuteniacute je plynuleacute Povedeme hlubokyacute vyacutedech a hlubokyacute naacutedech
5 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu a uacutesty pevně obemkneme naacuteustek přiacutestroje a plynule vydechujeme a nadechujeme po dobu 60 sekund
6 Můžeme si nechat zobrazit tři grafy
a) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na čase b) zaacutevislost průtoku vzduchu dyacutechaciacutemi cestami na objemu plic c) zaacutevislost objemu plic na čase Zkušeneacute oko leacutekaře už z tvaru křivek poznaacute typ plicniacute nemoci
7 Měřeniacute můžeme několikraacutet opakovat pro jineacute podmiacutenky ndash v klidu zaacutetěž chlapec diacutevkahellip
8 Vyslov zaacutevěr Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Z grafu určete dechovou frekvenci - počet vdechů (vyacutedechů) za 1 minutu Najdi na
internetu jakeacute jsou normaacutelniacute hodnoty 2 Urči vitaacutelniacute kapacitu plic - maximaacutelniacute množstviacute vzduchu ktereacute lze vydechnout po
největšiacutem možneacutem naacutedechu (z grafu objemu na čase ndash je potřeba nechat zobrazit maximaacutelniacute naacutedech nebo vyacutedech)
3 Zkus naleacutezt naacutevod na tzv bdquouacuteplnyacute dechldquo Nauč se ho 4 Proč graf 6a) (vyacuteše) nemaacute bdquoobdeacutelniacutekovyacute průběhldquo Zkus to fyzikaacutelně zdůvodnit Porovnej
s grafem zaacutevislosti rychlosti na čase pohybu reaacutelneacuteho tělesa
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
113
Mechanika kapalin a plynů 518 ROVNICE KONTINUITY
Fyzikaacutelniacute princip Při ustaacuteleneacutem prouděniacute ideaacutelniacute kapaliny je součin obsahu S průřezu a rychlosti v proudu v každeacutem miacutestě trubice stejnyacute (rovnice spojitosti ndash kontinuity)
Ciacutel Ověřit rovnici kontinuity Pomůcky LabQuest anemometr ANM-BTA 2ks redukce z PVC 125160 a 110125 ventilaacutetor
Scheacutema
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute
114
Postup 1 Připojiacuteme anemometr ANM-BTA ke vstupu CH1 LabQuestu (nebo LabQuest Mini)
Pokud maacuteme druhyacute tak ho připojiacuteme ke vstupu CH2 Sestaviacuteme uacutelohu podle scheacutema 2 Zapneme LabQuest a nastaviacuteme v menu Senzory ndash Zaacuteznam dat Trvaacuteniacute 60 s Frekvence
10 čteniacutes Daacutele zvoliacuteme zobrazeniacute grafu 3 Stiskneme tlačiacutetko START (měřeniacute) na LabQuestu 4 Anemometr vložiacuteme těsně před uacutestiacute redukce o poloměru 125 mm (vnitřniacute průměr) a po
několika sekundaacutech před uacutestiacute 160 mm (vnějšiacute průměr) Tiacutem změřiacuteme rychlost prouděniacute vzduchu
5 Změřiacuteme průměry Vypočiacutetaacuteme obsahy Dosadiacuteme do rovnice spojitosti 6 Uložiacuteme graf ndash menu Graf ndash Uložit měřeniacute 7 Vysloviacuteme zaacutevěr (Čiacutem jsou způsobeny chyby měřeniacute)
Doplňujiacuteciacute otaacutezky 1 Provedeme stejneacute měřeniacute pro jinou redukci z PVC 110125 2 Můžeme si vyrobit z papiacuteroveacuteho kartoacutenu potrubiacute a proveacutest stejneacute měřeniacute