Ravnoteža tela 1. Ako na jedno telo istovremeno deluje pet sila, kako se može odrediti ubrzanje tog tela. Potrebno je sabrati ovih pet sila. Rezultat sabiranja je jedna sila koju nazivamo REZULTANTNA SILA (zbir

svih sila koje deluju na telo), a označavamo je sa RF . Zatim treba primenitu drugi Njutnov zakon mFa R ,

gde je a ubrzanje, a m masa tela. 2. Koje uslove moraju ispunjavati sile da bi ih mogli sabirati? Sile moraju biti KOLINEARNE, tj. moraju imati iste ili paralelne pravce. Smerovi sila mogu biti proizvoljni (bilo kakvi). 3. Obrazloži postupak za sabiranje kolinearnih sila. Umesto svih sila koje deluju na telo, nacrtati samo jednu REZULTANTNU, ona mora imati pravac kao sile koje sabiramo (mora biti paralelna silama), a smer proizvoljno izabrati. Onda intezitet rezultatntne sile određujemo tako što sve sile koje imaju isti smer kao rezultantna sabiramo sa predznakom PLUS, a sile sa suprotnim smerom sabiramo sa predznakom MINUS. Na slici ispod su dati primeri.

F1

F1

F2

F2

F3

F3

F4

F4

F =F +F -F -FR 1 2 3 4

F =F +F +F -FR 1 3 4 2

4. Za telo na slici izdvoj sile koje su kolinearne i izvrši njihovo sabiranje.

3N

8N4N

3N 5N

2N

F =5N+3N-2N=6NR1

F =8N+4N-3N=9NR2

5. Izračunaj ubrzanje tela prikazanog na slici, ako je njegova masa 200g.

5N

2N

1,5N

2,5N

3,5N

6N

F =5N+2,5N+6N-3,5N-1,5N-2NF =13,5N-7N=6,5Na=F /m=6,5N/0,2kg=32,5m/s

R

R

R2

6. Ako za telo koje miruje kažemo da je u STATIČKOJ RAVNOTEŽI, koliki je intenzitet rezultantne sile, koja deluje na to telo.

Jednak je nuli NFR 0 . Jer je jedino u tom slučaju ubrzanje jednako nuli 200sm

mN

mFa R . Ako

ubrzanje nije jednako nuli, telo se sigurno kreće, pa se ne može nalaziti u statičkoj ravnoteži.

7. Ako kliker postavimu na poziciju prikazanu na slici i sklonimo prste, hoće li on ostati na toj poziciji (na tom mestu)? Neće, kotrljaće se po rupi levo desno neko vreme i na kraju će se zaustaviti na dnu rupe. Kada se nalazi na dnu rupe rezultantna sila je jednaka nuli i on tu ostaje da miruje. Ovaj položaj tela (klikera) nazivamo RAVNOTEŽNI POLOŽAJ. Položaj tela u kome je rezultantna sila koja deluje na telo jednaka nuli nazivamo RAVNOTEŽNI POLOŽAJ. U ovom slučaju na telo deluju gravitaciona sila GF i sila reakcije podloge N , one su istog intenziteta i pravca, a suprotnog smera, pa je njihov zbir jednak nule, odnosno rezultantna sila je jednaka nuli.

FG

N

F =NF =F -N=0N

G

R G

8. Navedi sve vrste ravnoteže i objasni ih na nekom primeru. STABILNA RAVNOTEŽA: Kada se telo izvede iz ravnotežnog položaj i prepusti samo sebi, spontano se vraća u ravnotežni položaj i tu ostaje u stanju mirovanja. Primer kliker na dnu rupe. Ako ga prstom pomerimo malo uz ivicu rupe i sklonimo prst on će se vratiti na dno rupe. Vratiće se u početni (ravnotežni položaj) bez pomoći čoveka. LABILNA RAVNOTEŽA: Ako postavimo kliker na vrh brda, on će tu mirovati, dakle ovo će biti njegov ravnotežni položaj. Ako ka prstom pomerimo levo ili desno, on će nastaviti da se kreće nizbrdo i nikada se sam neće vratiti na vrh brda. Dakle nikada se neće vratiti u početni (ravnotežni položaj) bez pomoći čoveka. INDIFERENTNA RAVNOTEŽA („SVEJEDNO RAVNOTEŽA“): Ako se kliker nalazi na horizontalnoj površini, bilo koji položaj je ravnotežni. U bilo kom položaju kliker miruje. Ako ovaj kliker lupimo prstom on će se pokrenuti i posle nekog vremena će se zaustaviti u nekom novom položaju. Ovaj novi položaj je takođe ravnotežni položaj. 9. Šta je to težište tela? Težište tela je tačka u ili na telu u kojoj deluje gravitaciona sila. Napadna tačka gravitacione sile na neko telo se nalazi u težištu tela. Na položaj ove tačke utiče oblik tela. Kod lopte težište tela je njen centar, kod kvadra tačka u kojoj se presecaju prostorne dijagonale, kod pravougaonika tačka u kojoj se presecaju njegove dijagonale. Ljudsko telo može menjati oblik (saginjanje, savijanje), pa će se kod njega menjati položaj težišta tela zavisno od oblika tela. Pogledati slike ispod.

10. Za telo prikazano na slici rezultantna sila je jednaka nuli. Da li na osnovu toga možemo da tvrdimo da će ovo telo mirovati? Opiši translatorno i rotaciono kretanje. F

F Neće mirovati, počeće da se okreće, počeće da se kreće rotaciono. Ako se sve tačke tela kreću (menjaju položaj u prostoru tokom vremena), takvo kretanje nazivamo TRANSLATORNO. Ako u telu postoji jedna ili više tačaka koje miruju, dok se sve ostale kreću onda takvo kretanje nazivamo ROTACIONO. Na primer, središte točka od bicikla miruje dok se sve ostale tačke kreću, ako komad papira pribodeno šestarom za klupu, možemo ga okretati, sve tačke papira će se pomerati sem one koja je ubodena iglom šestara. 11. Šta znači ako kažemo da telo ima oslonac? Znači da je bar jedna tačka tela nepokretna i da telo može rotirati oko ove tačke. Ovo se postiže oslanjanjem jednog tela na drugo. Na primer ako komad papira pribodemo šestarom za klupu, onda je tačka papira koja je ubodena iglom šestara oslonac papira. Vratilo (osovina) točka od bicikla je njegov oslonac. Klackalica u parku ima oslonac i može oko njega da se okreće. Ekser kojim je slika pričvršćena na zid je oslonac slike. 12. Ko izaziva rotaciono kretanje tela? Sila koja deluje na telo, ali ne u svim slučajevima, zavisi od pravca sile. Pogledajmo primer na slici, iz iskustva znamo da sila 1F neće izazvati rotaciju (okretanje) točka, a da će sila 2F izazvati rotaciju točka. Treba primetiti da su ove dve sile istog inteziteta, a da se razlikuju po pravcu.

F1

F2

13. Čemu služi fizička veličina koja se naziva MOMENT SILE? Moment sile je mera dejstva neke sile na rotaciju tela. Ako neka sila deluje na telo sa osloncem, onda će promena pravca te sile izazvati različite rotacije (veće ili manje) tela, uvodi se nova fizička veličina MOMENT SILE, koja vodi računa i o pravcu sile. Ova fizičmka veličina se označava sa velikim latiničnim slovom M. 14. Kako se izračunava moment sile koji proizvodi neka sila koja deluje na telo? Izračunava se kao proizvod sile koja deluje na telo i normalnog rastojanja napadne tačke sile od oslonca tela.

ndFM . Gde je F intenzitet sile koja deluje na tela, a nd normalno rastojanje napadne tačke sile od oslonca. Iz iskustva znamo da se rotacija može vršiti u dva smera U SMERU KAZALJKE NA

ČASOVNIKU i u SMERU SUPROTNOM OD SMERA KAZALJKE NA ČASOVNIKU. Zbog navedenog vidimo da momemt sile moramo opisivati pored inteziteta i smerom. Dakle moment sile je vektorska fizička veličina. 15. Koja od dve sile prikazane na slici izaziva veći moment sile na točak bicikla, za označeni oslonac (primetiti da su sile istog inteziteta, a različitih pravaca i smerova)?

Odn1

F1

F2

F =F =F1 2

Odn1

dn2

F1

F2

M =F d1 1 n1

M =Fd1 n1

M =F d2 2 n2

M =Fd2 n2

F =F =F1 2

d <dn1 n2

M <M1 2

16. Za točak iz prethodnog zadatka odredi smerove momenata sila 1F ( 1M ), 2F ( 2M ) i 3F ( 3M ).

Odn1

dn2

F1

F2

M1

M2

F3

M3

Ako ti je lakše da uočišpomeri silu do normalena pravac

17. Objasni šta je to poluga i preko momenata sile pokaži da se ona može upotrebiti za pojačavanje sile koju može proizvesti čovek. Kamen na slici ispod miruje u prikazanom položaju zbog postojanja sile koju proizvodi čovek na polugu. Primetimo da je masa kamena kg300 , pa se postavlja pitanje kako je moguće da čovek jednom rukom “drži” kamen od trista kilograma. Moguće je zahvaljujući poluzi, koja se nalazi u ravnoteži. Moment težine kamena i moment sile čoveka su jednaki. Sa slike se vidi da je krak čovekove sile deset puta duži od kraka težine kamena, pa možemo pisati jednačinu ravnoteže:

NNQF

QFdQdF

dQdFMM

KČ

KČ

KKKČ

KKČČ

KČ

30030

300010

1010

Iz rezultata vidimo da je sila kojom čovek mora delovati na polugu deset puta manja od težine kamena. Ova sila iznosi N300 , što odrastao čovek može proizvesti jednom rukom. Dakle čovek jednom rukom “drži” kamen od trista kilograma.

MK

MČ

Q =3000NK

FČ

Kamenmase300kg

18. Navedi i objasni jedan primer primene poluge. Klešta, lomilica (krckalica) za orahe, poluga za vađenje eksera, poluga za podizanje masivnih tela, baštenska kolica. Krckalica za orahe. Na osnovu slike vidimo da na gornju polugu krckalice deluju dve sile ČF sila čoveka i sila reakcije kojom orah pritiska krckalicu OKF . Pretpostavimo da smo nedovoljno pritisli krckalicu i da još nije došlo do lomljenja oraha. Nastalo je stanje ravnoteže momenata sile:

nOd - Normalno rastojanje napadne tačke sile OKF od oslonca.

nČd - Normalno rastojanje napadne tačke sile ČF od oslonca.

nO

nČČOK

nČČnOOK

ČOK

dd

FF

dFdFMM

Na osnovu slike vidimo da je nOnČ dd , pa je i ČOK FF . Po trećem Njutnovom zakonu OKKO FF , pa je sila koju trpi orah KOF veća od sile koju proizvodi čovek. Na ovaj način smo dobili pojačanje sile koju proizvodi čovek i to nam omogućava da slomijemo ljusku od oraha i dođemo do jezgra

MOK

MČ

FOK

FČ

O

FKOdnO

dnČ

sila orahana krckalicu

sila krckalicena orah

20. Ako na klackalicu u parku sednu dva učenika različitih masa, koje položaje moraju zauzeti na klackalici da bi ona bila u ravnoteži? Dečak veće mase mora sesti bliže osloncu, da bi krak njegove težine, koja je veća bio manji. Samo na taj način se mogu izjednačiti momenti sila i kolackalica dovesti u ravnotežu.

Sila potiska. Arhimedov zakon. 1. Ako je neko telo uronjeno u tečnost ili gas, koje sve sile deluju na njega? 2. U kojim uslovima na telo deluje sila potiska? 3. Da li na telo koje je delimično uronjeno u tečnost deluje sila potiska? 4. Kako se može izračunati intenzitet sile potiska na telo koje je potpuno uronjeno u tečnost? 5. Kako se može izračunati intenzitet sile potiska na telo koje je delimično uronjeno u tečnost? 6. Kako sila potiska zavisi od zapremine uronjenog tela u tečnost? 7. Kako sila potiska zavisi od gustine tečnosti? 8. Kakav je pravac i smer sile potiska? 9. Dve lopte istog oblika različite boje su uronjene u istu sud sa vodom. Jedna je na dubini 50cm , a druga na dubini 6dm . Na koju loptu deluje veća sila potiska? 10. Plava lopta ima duplo veću zapreminu od zelene lopte. Obe su potpuno uronjene u vodu. Na koju loptu deluje veće sila potiska? Koliko iznosi količnik sile potiska na plavu loptu i sile potiska na zelenu loptu? 11. Koji pritisak trpi naše telo kada se nalazimo na obali plaže u toku sunčanog dana? 12. Koji pritisak trpi naše telo kada ronimo na dubini h ? 13. Kako se može izračunati vrednost hidrostatičkog pritiska? 14. Šta je uzrok atmosferskog pritiska? 15. Šta je uzrok hidrostatičkog pritiska? 16. Kako se menja atmosferski pritisak sa porastom visine i zašto? 17. Kako se menja hidrostatički pritisak sa porastom dubine i zašto? 18. Za valjak potopljen u tečnost označi na koju njegovu površinu deluje najveći pritisak?

19. Koji uslovi moraju biti ispunjeni da bi telo plivalo? 20. Koji uslovi moraju biti ispunjeni da bi telo lebdelo? 21. Koji uslovi moraju biti ispunjeni da bi telo tonulo? 22. Za tela prikazana na slici ispod zaključi koje telo pliva, koje lebdi, a koje tone. 1.__________________ 2.__________________ 3.__________________ 4.__________________ 5.__________________ 6.__________________

1

2

34 5

6

23. Za tela prikazana na slici iznad zaključi koje ima najveću gustinu, koje ima najmanju gustinu i koja imaju jednaku gustinu.

24. Tela prikazana na slici se nalaze u vodi gustine 31000 kgm

. Za koja tela možeš reći

kolika im je gustina i koliko ona iznosi? 25. Pretvori 3756000cm u 3m . 26. Kolike su dimenzije kocke čija je zapremina 1l ? 27. U buretu se nalazi 200l benzina, koliko je to 3m ?

28. Zašto brod prilikom utovara sve više tone u vodu? Šta će biti sa brodom ako se pretovari? 29. Kako ćeš prepoznati koliko drugara smeš primiti u čamac? 30. Kako podmornica ostvaruje sva tri stanja, pliva tone i lebdi? 31. Telo je potonulo na dno suda ispunjeno vodom. Ako u vodu sipamo kuhinjsku so, šta se može desiti sa telom i zašto? 32. Koji vazduh ima veću gustinu, zagrejan ili hladan? 33. Balon ispunjen vazduhom se kreće vertikalno naviše, zašto? 34. Balon ispunjen nepoznatim gasom se kreće vertikalno naniže, šta možeš reći o nepoznatom gasu? 35. Cepelin je naprava koja može da leti. Objasni princip funkcionisanja ove naprave. 36. Koliki je intezitet sile potiska tela koje je uronjeno u vakuum?