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

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

Příklad 3 (25 bodů) Jakou rychlost musí mít difrakčním úhlu 120? -částice, abychom pozorovali difrakční maximum od rovin d hkl = 0,82 Å na

plochy oddělí. Dále určete vzdálenost d mezi místem jeho dopadu na

3.1 Magnetické pole ve vakuu a v látkovén prostředí

Podpora rozvoje praktické výchovy ve fyzice a chemii

Přijímací zkouška na navazující magisterské studium 2015

Difrakce elektronů v krystalech, zobrazení atomů

Příklady: 31. Elektromagnetická indukce

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

1. Dva dlouhé přímé rovnoběžné vodiče vzdálené od sebe 0,75 cm leží kolmo k rovine obrázku 1. Vodičem 1 protéká proud o velikosti 6,5A směrem od nás.

Rovinná monochromatická vlna v homogenním, neabsorbujícím, jednoosém anizotropním prostředí

ČÁST V F Y Z I K Á L N Í P O L E. 18. Gravitační pole 19. Elektrostatické pole 20. Elektrický proud 21. Magnetické pole 22. Elektromagnetické pole

Přijímací zkouška na navazující magisterské studium 2014

Fyzika II. Marek Procházka Vlnová optika II

Skalární a vektorový popis silového pole

MAGNETICKÉ POLE V REÁLNÉM PROSTŘEDÍ ( MAGNETIKA)

Fyzika II, FMMI. 1. Elektrostatické pole

Teorie rentgenové difrakce

Laboratorní úloha č. 5 Faradayovy zákony, tíhové zrychlení

Přijímací zkouška pro nav. magister. studium, obor učitelství F-M, 2012, varianta A

Přijímací zkouška na navazující magisterské studium Studijní program Fyzika obor Učitelství fyziky matematiky pro střední školy

2. Difrakce elektronů na krystalu

Fyzika 2 - rámcové příklady Magnetické pole - síla na vodič, moment na smyčku

Laboratorní úloha č. 7 Difrakce na mikro-objektech

Rovnice rovnováhy: ++ =0 x : =0 y : =0 =0,83

Stacionární magnetické pole. Kolem trvalého magnetu existuje magnetické pole.

u = = B. l = B. l. v [V; T, m, m. s -1 ]

c) vysvětlení jednotlivých veličin ve vztahu pro okamžitou výchylku, jejich jednotky

Zapnutí a vypnutí proudu spínačem S.

Vzájemné silové působení

ELEKTROMAGNETICKÉ POLE

Laboratorní úloha č. 2 Vzájemná induktivní vazba dvou kruhových vzduchových cívek - Faradayův indukční zákon. Max Šauer

MATEMATIKA II - vybrané úlohy ze zkoušek v letech

Postupné, rovinné, monochromatické vlny v lineárním izotropním nemagnetickém prostředí

NESTACIONÁRNÍ MAGNETICKÉ POLE POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

ELEKTŘINA A MAGNETIZMUS Řešené úlohy a postupy: Posuvný proud a Poyntingův vektor

CVIČENÍ č. 10 VĚTA O ZMĚNĚ TOKU HYBNOSTI

Elektromagnetické pole je generováno elektrickými náboji a jejich pohybem. Je-li zdroj charakterizován nábojovou hustotou ( r r

Světlo jako elektromagnetické záření

NESTACIONÁRNÍ MAGNETICKÉ POLE. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Elektřina a magnetismus - 3. ročník

Šroubový pohyb rovnoměrný pohyb složený z posunutí a rotace. Šroubovice dráha hmotného bodu při šroubovém pohybu

Přehled veličin elektrických obvodů

VLNOVÁ OPTIKA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Optika - 3. ročník

1 Teoretický úvod. 1.2 Braggova rovnice. 1.3 Laueho experiment

Hlavní body - elektromagnetismus

MATEMATIKA II - vybrané úlohy ze zkoušek ( 2015)

10a. Měření rozptylového magnetického pole transformátoru s toroidním jádrem a jádrem EI

Světlo x elmag. záření. základní principy

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

Obr. 11.1: Rozdělení dipólu na dva náboje. Obr. 11.2: Rozdělení magnetu na dva magnety

Magnetické pole - stacionární

DIFRAKCE ELEKTRONŮ V KRYSTALECH, ZOBRAZENÍ ATOMŮ

Princip práškové metody Prášková metoda slouží k určení hodnot mřížkových parametrů krystalické mřížky dané krystalické látky.

Fyzika, maturitní okruhy (profilová část), školní rok 2014/2015 Gymnázium INTEGRA BRNO

3.2.5 Odraz, lom a ohyb vlnění

FYZIKA I. Rovnoměrný, rovnoměrně zrychlený a nerovnoměrně zrychlený rotační pohyb

Teoretické úlohy celostátního kola 53. ročníku FO

13. cvičení z Matematické analýzy 2

Fyzika 2 - rámcové příklady vlnová optika, úvod do kvantové fyziky

Název testu: /01 Test na učebně prez. Fyzika LS 10/11

VZÁJEMNÉ SILOVÉ PŮSOBENÍ VODIČŮ S PROUDEM A MAGNETICKÉ POLE

Okruhy, pojmy a průvodce přípravou na semestrální zkoušku v otázkách. Mechanika

Charakteristiky optického záření

Dualismus vln a částic

Fyzikální korespondenční seminář UK MFF 22. II. S

Praktikum III - Optika

Přijímací zkouška na navazující magisterské studium 2017 Studijní program: Fyzika Studijní obory: FFUM

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/

F MATURITNÍ ZKOUŠKA Z FYZIKY PROFILOVÁ ČÁST 2017/18

Theory Česky (Czech Republic)

STACIONÁRNÍ MAGNETICKÉ POLE

Chemie a fyzika pevných látek l

Přijímací zkouška na navazující magisterské studium 2017

7 FYZIKÁLNÍ OPTIKA. Interference Ohyb Polarizace. Co je to ohyb? 27.2 Ohyb

Integrovaná střední škola, Sokolnice 496

Mechanika - kinematika

y ds, z T = 1 z ds, kde S = S

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

Laboratorní práce č. 3: Měření vlnové délky světla

Difrakce elektronů v krystalech a zobrazení atomů

Vznik a šíření elektromagnetických vln

FYZIKA II. Petr Praus 7. Přednáška stacionární magnetické pole náboj v magnetickém poli

Diferenciální počet 1 1. f(x) = ln arcsin 1 + x 1 x. 1 x 1 a x 1 0. f(x) = (cos x) cosh x + 3x. x 0 je derivace funkce f(x) v bodě x0.

FYZIKA II. Petr Praus 8. Přednáška stacionární magnetické pole (pokračování) a Elektromagnetická indukce

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

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

CVIČNÝ TEST 5. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Václav Zemek. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 17 IV. Záznamový list 19

Projekty - Vybrané kapitoly z matematické fyziky

Elektromagnetické vlnění

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval: Jan Polášek stud. skup. 11 dne

1. Ze zadané hustoty krystalu fluoridu lithného určete vzdálenost d hlavních atomových rovin.

Elektromagnetismus 163

= cos sin = sin + cos = 1, = 6 = 9. 6 sin 9. = 1 cos 9. = 1 sin cos 9 = 1 0, ( 0, ) = 1 ( 0, ) + 6 0,

MATEMATIKA III. π π π. Program - Dvojný integrál. 1. Vypočtěte dvojrozměrné integrály v obdélníku D: ( ), (, ): 0,1, 0,3, (2 4 ), (, ) : 1,3, 1,1,

Návrh toroidního generátoru

Stacionární proud. Skriptum Příklady z elektřiny a magnetismu :

Základní otázky pro teoretickou část zkoušky.

Optika pro mikroskopii materiálů I

Rovinná harmonická elektromagnetická vlna

1. Je dána funkce f(x, y) a g(x, y, z). Vypište symbolicky všechny 1., 2. a 3. parciální derivace funkce f a funkce g.

Transkript:

Přijímací zkouška na navazující magisterské studium - 16 Studijní program Fyzika - všechny obory kromě Učitelství fyziky-matematiky pro střední školy, Varianta A Příklad 1 (5 bodů) Jak dlouho bude padat uvázané vědro o hmotnosti M do studny hloubky h, pustíme-li rumpál o poloměru R a hmotnosti m. Jako rumpál uvažujte hmotnou kladku s momentem setrvačnosti J = 1 mr. Příklad (5 bodů) Toroid se vzduchovým jádrem je tvořen vinutím N smyček v jedné vrstvě vedle sebe. Plocha průřezu je S a střední poloměr r. Vinutím teče proud I. Magnetickou indukci uvnitř toroidu považujte za homogenní (radiální tloušťka toroidu je malá proti r). Určete: a) velikost magnetické indukce Bj a Bv v jádře a vně toroidu; b) magnetický tok Φ jedním závitem toroidu; c) amplitudu a směr elektromotorického napětí ε, které se indukuje, pokud proud vinutím I roste s časem t jako I=t; d) Toroid vyplníme kruhovým jádrem (viz obr.) z materiálu o permeabilitě μ a s úzkou vzduchovou mezerou o délce m. Určete intenzitu magnetického pole H v mezeře. Příklad 3 (5 bodů). Na vrstvu oleje o tloušťce d =,3 μm a indexu lomu n = 1,5 rozlitého na vodě (index lomu vody nv = 1,33) dopadá za vzduchu bílé světlo. Odvoďte: a) které barvy (vlnové délky) viditelného světla budou v odraženém světle interferencí nejvíce zesíleny při kolmém dopadu světla; b) jaké vlnové délky viditelného světla budou v odraženém světle nejvíce zesíleny, dopadá-li světlo na vrstvu oleje pod úhlem α = 3. Počítejte na jednu platnou číslici. Příklad 4 (5 bodů) Braggův úhel pro určitou difrakční linii v práškovém difraktogramu zlata (kubická plošně centrovaná, a =,4 nm) je při teplotě 93 K roven 6. Při teplotě 193 K se difrakční linie posune na 58.65. Vlnová délka použitého záření je.133 nm. Vyjádřete koeficient lineární teplotní roztažnosti zlata (pouze obecně, bez výpočtu hodnoty). Určete, kterým rovinám hkl přísluší naměřená difrakční linie (parametry jsou zadány tak, aby výsledek vyšel bez použití kalkulačky). V kubické plošně centrované mříži vyhasínají reflexe se smíšenými indexy hkl (tedy kombinace sudých a lichých indexů)

Příklad 1 Jak dlouho bude padat uvázané vědro o hmotnosti M do studny hloubky h, pustíme-li rumpál o poloměru R a hmotnosti m. Jako rumpál uvažujte hmotnou kladku s momentem setrvačnosti J = 1 mr. Nejdříve musíme určit sílu, kterou působí kladka proti směru pohybu padajícího vědra a napíná tak lano. Moment síly otáčení kladky je: Síla napínání je proto FR = M o = J a R. F = J a R. Pohybová rovnice popisující pád vědra je potom Ma = F, Ma = J a R. Zrychlení padajícího vědra je tedy a = M + J. R Po dosazení za J dostaneme zrychlení vědra (všimněte si, že pokud by kladka byla nehmotná (m=), vědro by padalo se zrychlením g, čili volným pádem) a = M + 1. m Pád vědra je pohyb rovnoměrně zrychlený. Předpis pro výpočet jeho dráhy je tedy Z toho vyjádříme dobu pádu Po dosazení za zrychlení dostáváme výsledek h = 1 at. t = h a. t = h (M + 1 m).

Příklad Toroid se vzduchovým jádrem je tvořen vinutím N smyček v jedné vrstvě vedle sebe. Plocha průřezu je S a střední poloměr r. Vinutím teče proud I. Magnetickou indukci uvnitř toroidu považujte za homogenní (radiální tloušťka toroidu je malá proti r). Určete: a) velikost magnetické indukce Bj a Bv v jádře a vně toroidu; b) magnetický tok Φ toroidem; c) amplitudu a směr elektromotorického napětí ε, které se indukuje, pokud proud vinutím I roste s časem t jako I=t; d) Toroid vyplníme kruhovým jádrem (viz obr.) z materiálu o permeabilitě μ a s úzkou vzduchovou mezerou o délce m. Určete intenzitu magnetického pole H v mezeře. a) Pro výpočet magnetického pole uvnitř toroidu lze použít Ampérův zákon B dl I. Zvolíme-li za integrační křivku kružnici procházející vnitřkem toroidu a uzavírající proud ve všech N smyčkách, pak díky rovnoběžnosti vektorů B a l a homogenitě magnetického pole uvnitř jádra toroidu dostáváme B j dl B j dl B j r NI a tedy NI B j r Magnetické čáry uvnitř toroidu jsou uzavřené, pole vně toroidu je nulové. b) magnetický tok je definován jako B ds a protože je uvnitř toroidu magnetická indukce homogenní a rovnoběžná s normálovým vektorem průřezu S, platí pro tok jedním závitem B ds B ds BS Tok všemi N závity bude Nkrát větší a tak s využitím výsledku části a) dostáváme: N IS r c) Aplikací Faradayova zákona elektromagnetické indukce dostáváme t N r S I t N r S d) Toroid s jádrem tvoří magnetický obvod, pro který dle Hopkinsova zákona můžeme psát r m m NI S S a jelikož platí BS a B= μh, (magnetická indukce je všude v obvodu stejná), dostáváme NI (1 bodů) (r m) m H m

Příklad 3 Na vrstvu oleje o tloušťce d =,3 μm a indexu lomu n = 1,5 rozlitého na vodě (index lomu vody nv = 1,33) dopadá za vzduchu bílé světlo. Odvoďte: a) které barvy (vlnové délky) viditelného světla budou v odraženém světle interferencí nejvíce zesíleny při kolmém dopadu světla; b) jaké vlnové délky viditelného světla budou v odraženém světle nejvíce zesíleny, dopadá-li světlo na vrstvu oleje pod úhlem α = 3. Počítejte na jednu platnou číslici. a) Aby došlo ke konstruktivní interferenci na vrstvě oleje, musí platit nd k nd, k 1 kde k je přirozené číslo. Ke změně fáze o π (odpovídá λ/) dochází při odrazu na prvním, opticky hustším rozhraní. Ve viditelné oblasti spektra tomu odpovídá vlnová délka 6 nm (k = ). (1 bodů) b) Rozdíl optických délek u konstruktivní interference šikmo dopadajícího svazku musí být (viz obr.) nd nd k nab BC AD AC sin d tg sin cos cos nd sin nd d nsin cos cos cos nd cos k 1 1 sin nd cos 3 Ve viditelné oblasti spektra získáme vlnovou délku 6 5 nm 5 nm. (15 bodů) α D A d β β α C n B nv

Příklad 4 Braggův úhel pro určitou difrakční linii v práškovém difraktogramu zlata (kubická plošně centrovaná, a =,4 nm) je při teplotě 93 K roven 6. Při teplotě 193 K se difrakční linie posune na 58,65. Vlnová délka použitého záření je,133 nm. Vyjádřete koeficient lineární teplotní roztažnosti zlata (pouze obecně, bez výpočtu hodnoty). Určete, kterým rovinám hkl přísluší naměřená difrakční linie (parametry jsou zadány tak, aby výsledek vyšel bez použití kalkulačky). V kubické plošně centrované mříži vyhasínají reflexe se smíšenými indexy hkl (tedy kombinace sudých a lichých indexů). Použijeme Braggovu rovnici: d hkl sinθ = λ, z níž vyjádříme podíl d hk (193K) sinθ = 1 + α = d hk (93K) sinθ Kde θ = 6 a θ = 58,65 a α je koeficient lineární teplotní roztažnosti. (1 bodů) a Ze vztahu d hkl zjistíme, že h k l B hkl a sin,4 3 h k l 3 3,,133 že h +k +l = 7, což nám dává možná hkl 511 nebo 333 (a jejich permutace) (3 body), reflexe nevyhasínají, jsou to pouze lichá hkl ( body).