Z toho se η využije na zajištění funkcí automobilu a na překonání odporu vzduchu. l 100 km. 2 body b) Hledáme minimum funkce θ = 1.

Podobné dokumenty
Řešení úloh 1. kola 60. ročníku fyzikální olympiády. Kategorie B Autoři úloh: J. Thomas (1, 2, 3, 4, 5, 7), M. Jarešová (6)

Řešení úloh 1. kola 54. ročníku fyzikální olympiády. Kategorie C. s=v 0 t 1 2 at2. (1)

Učební text k přednášce UFY102

Řešení úloh 1. kola 59. ročníku fyzikální olympiády. Kategorie D Autor úloh: J. Jírů

2.1 Stáčivost v závislosti na koncentraci opticky aktivní látky

Řešení úloh 1. kola 49. ročníku fyzikální olympiády. Kategorie D. Dosazením do rovnice(1) a úpravou dostaneme délku vlaku

Hlavní body. Teplotní závislosti fyzikálních veličin. Teplota, měření

Řešení úloh 1. kola 49. ročníku fyzikální olympiády. Kategorie A

b) Maximální velikost zrychlení automobilu, nemají-li kola prokluzovat, je a = f g. Automobil se bude rozjíždět po dobu t = v 0 fg = mfgv 0

PRAKTIKUM II. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. úlohač.19 Název: Měření s torzním magnetometrem

MAGNETICKÉ POLE. 1. Stacionární magnetické pole I I I I I N S N N

Řešení úloh 1. kola 60. ročníku fyzikální olympiády. Kategorie D Autor úloh: J. Jírů. = 30 s.

s 1 = d t 2 t 1 t 2 = 71 m. (2) t 3 = d v t t 3 = t 1t 2 t 2 t 1 = 446 s. (3) s = v a t 3. d = m.

Graf závislosti dráhy s na počtu kyvů n 2 pro h = 0,2 m. Graf závislosti dráhy s na počtu kyvů n 2 pro h = 0,3 m

STRUKTURA A VLASTNOSTI KAPALIN

vsinα usinβ = 0 (1) vcosα + ucosβ = v 0 (2) v u = sinβ , poměr drah 2fg v = v 0 sin 2 = 0,058 5 = 5,85 %

1.7 Magnetické pole stacionárního proudu

3.1. Newtonovy zákony jsou základní zákony klasické (Newtonovy) mechaniky

Řešení úloh celostátního kola 59. ročníku fyzikální olympiády. Úlohy navrhl J. Thomas

Řešení úloh krajského kola 60. ročníku fyzikální olympiády Kategorie A Autoři úloh: J. Thomas (1, 2, 3), V. Vícha (4)

R2.213 Tíhová síla působící na tělesa je mnohem větší než gravitační síla vzájemného přitahování těles.

3.9. Energie magnetického pole

Elastické deformace těles

Couloumbuv zákon stejne jako vetsina zakonu elektrostatiky jsou velmi podobna zakonum gravitacniho pole.

Přijímací zkouška na navazující magisterské studium 2015

Práce vykonaná v elektrickém poli, napětí, potenciál Vzájemná souvislost mezi intenzitou elektrického pole, napětím a potenciálem Práce vykonaná v

Fyzikální korespondenční seminář UK MFF 10. II. 2

Řešení úloh 1. kola 49. ročníku fyzikální olympiády. Kategorie B

1.5. DYNAMIKA OTÁČIVÉHO A SLOŽENÉHO POHYBU TĚLESA

Řešení úloh 1. kola 47. ročníku fyzikální olympiády. Kategorie C. t 1 = v 1 g = b gt t 2 =2,1s. t + gt ) 2

Řešení úloh celostátního kola 49. ročníku fyzikální olympiády. Autořiúloh:P.Šedivý(1),L.Richterek(2),I.Volf(3)aB.Vybíral(4)

Kmitavý pohyb trochu jinak

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, Fakulta technologická Ústav fyziky a materiálového inženýrství

7 Kvantová částice v centrálně symetrickém potenciálu.

F7 MOMENT SETRVAČNOSTI

Předmět: Ročník: Vytvořil: Datum: ŠČERBOVÁ M. PAVELKA V. NAMÁHÁNÍ NA OHYB A) NOSNÍKY NA DVOU PODPORÁCH ZATÍŽENÉ SOUSTAVOU ROVNOBĚŽNÝCH SIL

Josef Schmidt 1. 1

Změna skupenství, Tání a tuhnutí, Sublimace a desublimace Vypařování a kapalnění Sytá pára, Fázový diagram, Vodní pára

Jev elektromagnetické indukce

(1 + v ) (5 bodů) Pozor! Je nutné si uvědomit, že v a f mají opačný směr! Síla působí proti pohybu.

1. Stanovení modulu pružnosti v tahu přímou metodou

Příklad 5.3. v 1. u 1 u 2. v 2

Řešení úloh 1. kola 50. ročníku fyzikální olympiády. Kategorie A

Linearní teplotní gradient

Inovace předmětů studijních programů strojního inženýrství v oblasti teplotního namáhání

Řešení úloh 1. kola 58. ročníku fyzikální olympiády. Kategorie C Autoři úloh: J. Thomas (1, 2, 5, 6, 7), J. Jírů (3), L.

Řešení: Nejdříve musíme určit sílu, kterou působí kladka proti směru pohybu padajícího vědra a napíná tak lano. Moment síly otáčení kladky je:

Termomechanika 9. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček

f(x) = arccotg x 2 x lim f(x). Určete všechny asymptoty grafu x 2 2 =

Fyzika II, FMMI. 1. Elektrostatické pole

V následujícím obvodě určete metodou postupného zjednodušování hodnoty zadaných proudů, napětí a výkonů. Zadáno: U Z = 30 V R 6 = 30 Ω R 3 = 40 Ω R 3

Vyřešením pohybových rovnic s těmito počátečními podmínkami dostáváme trajektorii. x = v 0 t cos α (1) y = h + v 0 t sin α 1 2 gt2 (2)

Řešení úloh krajského kola 54. ročníku fyzikální olympiády Kategorie A Autořiúloh:J.Thomas(1),J.Jírů(2),P.Šedivý(3)aM.Kapoun(4)

Obvody s rozprostřenými parametry

= = 15 m/s = 54 km/h. 3 body

Záření KZ. Význam. Typy netermálního záření. studium zdrojů a vlastností KZ. energetické ztráty KZ. synchrotronní. brzdné.

5. Duté zrcadlo má ohniskovou vzdálenost 25 cm. Jaký je jeho poloměr křivosti? 1) 0,5 m 2) 0,75 m 3) Žádná odpověď není správná 4) 0,25 m

4. V jednom krychlovém metru (1 m 3 ) plynu je 2, molekul. Ve dvou krychlových milimetrech (2 mm 3 ) plynu je molekul

TECHNIKA VYSOKÝCH NAPĚŤÍ. #4 Elektrické výboje v elektroenergetice

ZÁKLADY AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ

JEDNOTKY. E. Thöndel, Ing. Katedra mechaniky a materiálů, FEL ČVUT v Praze. Abstrakt

Extrémy funkce dvou proměnných

V následujícím obvodě určete metodou postupného zjednodušování hodnoty zadaných proudů, napětí a výkonů. Zadáno: U Z = 30 V R 6 = 30 Ω R 3 = 40 Ω R 3

Fyzikální veličiny a jednotky, přímá a nepřímá metoda měření

INTERFERENCE SVTLA. Obr. 1: Interference svtla. Troška historie

Určeno pro posluchače všech bakalářských studijních programů FS

Diferenciální rovnice kolem nás

KLASICKÁ MECHANIKA. Předmětem mechaniky matematický popis mechanického pohybu v prostoru a v čase a jeho příčiny.

UNIVERZITA PARDUBICE FAKULTA CHEMICKO-TECHNOLOGICKÁ. katedra fyziky ZÁKLADY FYZIKY II. Pro obory DMML, TŘD a AID prezenčního studia DFJP

ITO. Semestrální projekt. Fakulta Informačních Technologií

PARCIÁLNÍ DIFERENCIÁLNÍ ROVNICE JAROMÍR KUBEN PAVLÍNA RAČKOVÁ

Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK

Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze

Řešení úloh 1. kola 52. ročníku fyzikální olympiády. Kategorie D., kde t 1 = s v 1

Betonové konstrukce (S) Přednáška 3

Jednoduché výpočty ve fyzice živé přírody

9. Astrofyzika. 9.4 Pod jakým úhlem vidí průměr Země pozorovatel na Měsíci? Vzdálenost Měsíce od Země je km.

Řešení úloh 1. kola 55. ročníku fyzikální olympiády. Kategorie B

l, l 2, l 3, l 4, ω 21 = konst. Proved te kinematické řešení zadaného čtyřkloubového mechanismu, tj. analyticky

Trojfázová vedení vvn Přenosové soustavy, mezinárodní propojení. Cíl: vztah poměrů na obou koncích, ztráty, účinnost. RLGC Vedení s rovnoměrně

4. Stanovení teplotního součinitele odporu kovů

1.8. Mechanické vlnění

9.5. Soustavy diferenciálních rovnic

4. Práce, výkon, energie a vrhy

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Technika vysokých napětí. Elektrické výboje v elektroenergetice

OTÁZKY Z TEORIE ELEKTROMAGNETICKÉHO POLE Letní semestr 2003/2004 poslední úprava 25. června 2004

Matematika I (KX001) Užití derivace v geometrii, ve fyzice 3. října f (x 0 ) (x x 0) Je-li f (x 0 ) = 0, tečna: x = 3, normála: y = 0

Literatura: Kapitola 2 d) ze skript Karel Rektorys: Matematika 43, ČVUT, Praha, Text přednášky na webové stránce přednášejícího.

PŘECHODOVÝ DĚJ VE STEJNOSMĚRNÉM EL. OBVODU zapnutí a vypnutí sériového RC členu ke zdroji stejnosměrného napětí

Řešení úloh krajského kola 52. ročníku fyzikální olympiády Kategorie B Autořiúloh:M.Jarešová(1,3),J.Thomas(2),P.Šedivý(4)

Práce, výkon, energie

Práce, výkon, energie

Normálové napětí a přetvoření prutu namáhaného tahem (prostým tlakem) - staticky určité úlohy

BIOMECHANIKA KINEMATIKA

Příklady jednoduchých technických úloh ve strojírenství a jejich řešení

11. přednáška 10. prosince Kapitola 3. Úvod do teorie diferenciálních rovnic. Obyčejná diferenciální rovnice řádu n (ODR řádu n) je vztah

6. Rozptyl Leoš Dvořák, MFF UK Praha, Rozptyl

1 ROZMĚRY STĚN. 1.1 Délka vnější stěny. 1.2 Výška vnější stěny

Úlohy krajského kola kategorie A

Transkript:

Řešení úoh. koa 59. ročníku fyzikání oympiády. Kategorie A Autor úoh: J. Thomas.a) Na dráze vt bude zapotřebí objem paiva V θ θv t. Při jeho spáení se získá tepo Q mh ρv H ρθvh t. Z toho se η využije na zajištění funkcí automobiu a na překonání odporu vzduchu ηρθvh t P t + F o P t + kv 3 t. () Odtud určíme spotřebu paiva θ P + kv 3 ηρvh ( ) ηρh v + kv 8 m3 7,0 0 m 7,0 00 km. b) Hedáme minimum funkce θ ( ) ηρh v + kv, tedy určíme její derivaci pode rychosti, kterou poožíme rovnu nue: dθ dv ( P ) ηρh v + kv 0. Odtud v min 3 9,7 m s 35 km h k. (Druhá derivace by bya kadná, jde tedy o minimum). Minimání spotřeba pak bude θ min ( ) + kv ηρh v min min ηρh P ( ) 3 + k 3 k k P /3 k /3 ( ηρh /3 + /3) 3 P ηρh 3 k 4 3,4 m 3 0 8 m 3,4 00 km. 4 body c) Při jízdě po sinici se stoupáním přibude v rovnici () navíc zvýšení potenciání energie tíhové ηρθvh t P t + F o + E p P t + kv 3 t + mg sin α v t. Odtud spotřeba paiva θ ( ) ηρh v + kv 7 m3 + mg sin α, 0 m Rychost, při které bude spotřeba minimání, zůstává stejná, tedy P v min 3 k 9,7 m s 35 km h, minimání spotřeba paiva při jízdě ve stoupání pak 00 km.

θ min ηρh ( 3 3 P k 4 + mg sin α ),7 0 7 m 3 m 7 00 km. 4 body.a) Ceková hmotnost soi m m + m c 0 V + c 0 V (c 0 + c 0 )V 37,5 g. bod b) Hmotnost roztoku v maé nádobce je δm A B c 0 v. Po přidání do nádoby B bude ve druhé nádobě m B c 0 V + c 0 v soi a její koncentrace bude m B c V + v c 0V + c 0 v 5,9 g V + v. bod Při přenosu zpět bude v maé nádobce hmotnost soi δm B A c v. Po jejím přidání do nádoby A bude v první nádobě koncentrace c c c 0 (V v) + c v 0 (V v) + c 0V + c 0 v v V + v (V v) + v V c ( 0 V v ) + c 0 V v + c 0 v c 0V + c 0 V v c 0V + c 0 v 9,8 g V (V + v) V (V + v) V + v. c) Vyjádříme rozdí koncentrací c c c 0V + c 0 v c 0V + c 0 v (c 0 c 0 ) V v V + v V + v V + v, podobně po druhém přenosu ( ) V v c c (c 0 c 0 ) V + v a po k-tém přenosu ( ) k V v c k c k (c 0 c 0 ),5 g V + v. () Protože se cekový objem roztoku nemění, nemění se ani součet koncentrací, proto c k + c k c 0 + c 0 () Z rovnic () a () po jejich sečtení dostáváme [ c k ( ) ] [ k V v c 0 + + V + v c 0 po jejich odečtení [ c k c 0 ( ) ] [ k V v + V + v c 0 + ( ) ] k V v 8,6 g V + v, ( ) ] k V v 6,38 g V + v.

d) Rozdí koncentrací bude menší než %, tedy ( ) k c k c k V v < 0,0 k > c 0 c 0 V + v n 0,0 ( ) > 57,5. V v n V + v Obr. 3.a) Při překresení schématu (obr. a) vidíme, že síť je symetrická, potenciá bodů C, D a E je stejný, proto na kondenzátorech s kapacitou C 5 bude nuové napětí a neponesou žádný náboj. Výsedná kapacita tedy bude C C + C + C 4 + C 3 6,5 µf, cekový náboj Q CU e 39 µc. Na kondenzátoru C 3 bude napětí U 3 U e, na kondenzátorech C, C a C 4 bude napětí U U U 4 U e. Náboje na kondenzátorech pak budou Q C U e 3 µc; Q C U e 6 µc; Q 4 C 4U e µc; Q 3 C 3 U e 8 µc. 5 bodů b) Bude-i ve schématu chybět jeden kondenzátor s kapacitou C 4, nebudou už body C, D a E na stejném potenciáu (obr. b) Náboj a napětí na kondenzátoru s kapacitou C 3 se proti předchozímu schématu nezmění Q 3 C 3 U e 8 µc. Nahradíme trojici kondenzátorů mezi body A a D kondenzátorem C 45 (obr. c): C 45 C + C 4C 5 38 C 4 + C 5 9 µf. Označme potenciá bodu D jako ϕ D a potenciá bodu E jako ϕ E. Potenciá bodu A ϕ A 0 V, potenciá bodu B ϕ B U e. Předpokádejme, že v bodě E bude větší potenciá než v bodě D. Pak ze zákona zachování náboje (cekový

náboj v bodě D i v bodě E je nua): Po číseném dosazení C ϕ E + C 5 (ϕ E ϕ D ) C (U e ϕ E ), C 45 ϕ D C 5 (ϕ E ϕ D ) + C (U e ϕ D ). 0ϕ D 45ϕ E 08, 5ϕ D + 7ϕ E 6, řešením soustavy dostaneme ϕ D 53 4 V,3 V, ϕ E 573 V,38 V. 4 Napětí na evém kondenzátoru o kapacitě C tedy bude U AE ϕ E,38 V, napětí na pravém kondenzátoru o kapacitě C bude U EB U e ϕ E 3,6 V. Jejich náboje pak budou Q AE,38 µc a Q EB 3,6 µc. Na kondenzátoru o kapacitě C 5 bude napětí U 5 ϕ E ϕ D 0,5 V a náboj Q 5 C 5 (ϕ E ϕ D ),4 µc. Na kondenzátoru o kapacitě C mezi body D a B bude napětí U DB U e ϕ D 3,87 V a náboj na něm bude Q DB C (U e ϕ D ) 7,74 µc. Na kondenzátoru o kapacitě C mezi body A a D je napětí U AD ϕ D,3 V a náboj na něm pak Q AD C ϕ D 4,6 µc. Napětí na kondenzátorech C 4 a C 5 (mezi body A a D) je U 45 ϕ D U 4 + +U 5CD,3 V, a také U 4 C 4 U 5CD C 5, pak U 4,8 V, U 5CD 0,95 V. Přísušné náboje pak budou Q 4 Q 5CD U 4 C 4 U 5CD C 5 4,73 µc. Výsednou kapacitu tohoto zapojení určíme z jednoho ze vzorců: C Q 3 + Q AE + Q AD + Q 4 U e Q 3 + Q EB + Q DB U e 4,9 µf. 5 bodů 4.a) Označme α až α 4 úhy dopadu a β až β 4 úhy omu viz obr.. Protože jde o přímohedný hrano, musí být pro žuté světo úhe Dáe patí β α 3 45. β + α 90. Obr.

Ze zákona omu sin β n v n sin 45 β 8,0. sin α sin (90 β n n n ) sin β sin 45,88. b) Protože známe indexy omu pro žuté a fiaové světo, můžeme ve vztahu n A+ B určit konstanty A a B. Z řešení soustavy dvou rovnic o dvou neznámých λ pro první a třetí hrano vychází konstanty A,483 a B 6 600 0 8 m, pro druhý hrano A,86 a B 0 50 0 8 m. Hodnoty indexů omu pro červené světo pak budou n č,494 a n č,85. 3 body c) Průchod paprsků hranoy je znázorněn na obrázku. Postupně určíme úhy β, α, β, α 3, β 3, α 4 a β 4. Výsedky zapíšeme do tabuky. α β α β α 3 β 3 α 4 β 4 žutá n,506 45,0 8,0 6,0 45,0 45,0 6,0 8,0 45,0 n,88 fiaová n f,55 45,0 7,6 6,4 44,0 46,0 66,5 3,5 37,5 n f,944 červená n č,494 45,0 8, 6,8 45,3 44,7 60,6 9,4 47,3 n č,85 Fiaový paprsek se odchýí o úhe δ f 7,5 nahoru, červený paprsek se odchýí o úhe δ c,3 směrem doů. 3 body d) Šířka spektra na stínítku bude y y f + y c (tg δ f + tg δ c ) 6 cm. 5. a, b) Rychost eektronu se při pohybu magnetickém poi nemění, a protože intenzita eektrického poe je stáe komá k trajektorii pohybu eektronu mezi deskami kondenzátoru, nemění se její veikost ani v eektrickém poi. V magnetickém poi patí: mv r BQv, v eektrickém poi patí: mv R QE QU d. Řešením soustavy rovnic dostaneme: v UR dbr,75 08 m s a m B Qr d UR,6 0 30 kg. 5 bodů Dosazením do vztahu

m m 0 v c m 0 ( UR dbr c ) m 0 (UR) (dbrc) 9, 0 3 kg ( ), 75.0 8 ( ) 3,00 0 8,9 0 30 kg. Odchyka od naměřené hodnoty je, %. c) Kinetická energie eektronu ( B E k (m m 0 ) c Qr ) d UR m 0 c, 0 3 J 760 kev. 6. Odvození vztahu pro index omu: n sin α sin β d a + d d b + d b + d a + d. 3 body Obr. R3 a b d mm mm mm n 75 80,36 4 6 80,5 5 65 80,9 80 00,7 7 75 00,5 8 85 00,3 6 56 60,36 8 58 60,38 0 60 60,39 68 60,7 Index omu vody: n (,33 ± 0,0) s reativní odchykou %. 7.a) V určitém časovém okamžiku je rozhraní mezi pevnou átkou a kapainou ve vzdáenosti x v τ od okraje, od kterého átka začaa tuhnout. Za čas τ se uvoní tepo Q t ρahx t ρahvτ, () kde ρ je hustota átky v poštářku. Tímto tepem se ohřeje jak kapaná, tak pevná část átky v poštářku o t. Ceková tepená kapacita závisí na okamžitém

sožení átky: Q [c 0 ρah ( x) + c 0 ( k) ρahx] t c 0 ρah [( vτ) + ( k) vτ] (t t 0 ). () Z rovnic () a () postupně dostaneme c 0 ρah [( vτ) + ( k) vτ] (t t 0 ) t ρahvτ, Z toho pyne závisost tepoty na čase t vτ t t 0 + c 0 ( kvτ) t 0 + tv c 0 c 0 ( kvτ) (t t 0 ) t vτ. ( kvτ )τ t 0 + ( tv + kvτ ) τ. c 0 b) Hedanou závisost okamžité časové změny tepoty na čase získáme derivací: dt dτ ( tv + kvτ ). c 0 Závisost rychosti změny tepoty na čase je přibižně ineární. c) Maximání tepotu bude mít poštářek v okamžiku, kdy krystaizační rozhraní dospěje na konec kvádru, tedy když τ v, t max t 0 + d) Během fázové přeměny se uvonio tepo t c 0 ( k) t 0 + t c 0 ( k) t 0 + t c 0 ( + k). Q cek [c 0 ρah ( ) + c 0 ( k) ρah] t c 0 ( + k) [( k) ρah] t ( + k) ρah t ( k ) 0, 99m t.