Fyzikální korespondenční seminář MFF UK

Podobné dokumenty
4. cvičení z Matematické analýzy 2

3.2.2 Shodnost trojúhelníků II

ANALÝZA A KLASIFIKACE DAT

Výfučtení: Triky v řešení fyzikálních úkolů

5. cvičení z Matematické analýzy 2

ÚSTŘEDNÍ KOMISE FYZIKÁLNÍ OLYMPIÁDY ČESKÉ REPUBLIKY

Ing. Petra Cihlářová. Odborný garant: Doc. Ing. Miroslav Píška, CSc.

Řešení úloh 1. kola 51. ročníku fyzikální olympiády. Kategorie D = s v 2

ANALÝZA A KLASIFIKACE DAT

( LEVEL 3 Laplaceova transformace jako nástroj řešení lineárních diferenciálních rovnic. )

Rovnice rovnoměrně zrychleného pohybu

Délka kružnice (obvod kruhu) II

Cvičení z termomechaniky Cvičení 6.

Rovnice rovnoměrně zrychleného pohybu

1.7.2 Moment síly vzhledem k ose otáčení

3 Chyby měření. 3.1 Hrubé chyby

Mechanika hmotného bodu

Projekt OPVK - CZ.1.07/1.1.00/ Matematika pro všechny. Univerzita Palackého v Olomouci

I. kolo kategorie Z9

Propočty přechodu Venuše 8. června 2004

Vzorový protokol pro předmět Zpracování experimentu. Tento protokol by měl sloužit jako vzor pro tvorbu vašich vlastních protokolů.

ZÁKLADY AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ

ELEKTŘINA A MAGNETIZMUS Řešené úlohy a postupy: Spojité rozložení náboje

Řešení úloh 1. kola 48. ročníku fyzikální olympiády. Kategorie D Autořiúloh:J.Jírů(1,3,4,7),I.Čáp(5),I.Volf(2),J.JírůaP.Šedivý(6)

Planimetrie. Přímka a její části

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Katedra fyziky, Studentská 2, Liberec

Zobrazení kružnice v pravoúhlé axonometrii. osy, která je normálou roviny dané kružnice; délka hlavní poloosy je rovna poloměru

1.1.7 Rovnoměrný pohyb II

středové (perspektivní) promítání vytváří obrazy podobné těm, které vidí lidské oko

Geometrie. RNDr. Yvetta Bartáková. Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou

Násobení. INP 2008 FIT VUT v Brně

5.3.4 Využití interference na tenkých vrstvách v praxi

do strukturní rentgenografie e I

ANALÝZA PRŮCHODU PAPRSKOVÝCH SVAZKŮ KOUTOVÝM ODRAŽEČEM

Řešení úloh krajského kola 58. ročníku fyzikální olympiády Kategorie B Autor úloh: J. Thomas

5.4.6 Objemy a povrchy rotačních těles I

Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze

Učební text k přednášce UFY102

Úlohy domácí části I. kola kategorie A

Konstrukční a technologické koncentrátory napětí

4. konference o matematice a fyzice na VŠT Brno, Fraktály ve fyzice. Oldřich Zmeškal

Systém vztahů obecné pružnosti Zobecněný Hookeův zákon

Návody na výpočty směrových a sklonových poměrů dle zadání do cvičení

1. Dvě stejné malé kuličky o hmotnosti m, jež jsou souhlasně nabité nábojem Q, jsou 3

Přednáška Omezení rozlišení objektivu difrakcí

přednáška TLAK - TAH. Prvky namáhané kombinací normálové síly a ohybového momentu

Kategorie mladší. Řešení 3. kola VI. ročník. Úloha 3A

II. Kinematika hmotného bodu

Úlohy domácího kola kategorie B

Úlohy krajského kola kategorie B

Základy optického zobrazení

ANALÝZA A KLASIFIKACE DAT. Institut biostatistiky a analýz

3.7. Magnetické pole elektrického proudu

Cavendishův pokus: Určení gravitační konstanty,,vážení Země

Fotbalový míč má tvar mnohostěnu složeného z pravidelných pětiúhelníků a z pravidelných šestiúhelníků.

středové (perspektivní) promítání vytváří obrazy podobné těm, které vidí lidské oko

Fyzikální korespondenční seminář MFF UK

B1. Výpočetní geometrie a počítačová grafika 9. Promítání., světlo.

Fabryův-Perotův rezonátor

4. TROJFÁZOVÉ OBVODY

Příklady k přednášce 19 - Polynomiální metody

8 - Geometrické místo kořenů aneb Root Locus

e en loh 1. kola 41. ro n ku fyzik ln olympi dy. Kategorie D Auto i loh: J. J r (1,2,3,4,6,7), I. Volf (5) 1.a) Zrychlen vlaku p i brzd n ozna me a 1.

Příklady k přednášce 19 - Polynomiální metody

v 1 = at 1, (1) t 1 = v 1

Seriál: Kdysi dávno v jedné galaxii...

Walter Cut prostě zapichování a upichování

Newtonův gravitační zákon Gravitační a tíhové zrychlení při povrchu Země Pohyby těles Gravitační pole Slunce

3.2.8 Oblouková míra. Předpoklady:

Příklady k přednášce 16 - Pozorovatel a výstupní ZV

Teorie elektronických obvodů (MTEO)

c) Po vzd lenot mavence od odlaov li ty lat = x + y, tj. = vt? uv ut L t + L L? v t = t (u + v )? uv L t3 ; (1) i em tl=u ^ tl=v. Dotali jme kubickou

Věty o logaritmech I

Seriál II.II Vektory. Výfučtení: Vektory

pravidelné konvexní mnohostěny

SOUSTAVY ROVNIC A SLOVNÍ ÚLOHY K NIM VEDOUCÍ

Posouzení stability svahu

Výpočet zobrazovacích soustav

dynamika hmotného bodu, pohybová rovnice, d Alembertůvprincip, dva druhy úloh v dynamice, zákony o zachování / změně

Fyzikální korespondenční seminář MFF UK

Chyba rozměru šroubové drážky

Metoda konečných prvků Základní veličiny, rovnice a vztahy (výuková prezentace pro 1. ročník navazujícího studijního oboru Geotechnika)

MATEMATIKA. O paradoxech spojených s losováním koulí

Vlnovody. Obr. 7.1 Běžné příčné průřezy kovových vlnovodů: obdélníkový, kruhový, vlnovod, vlnovod H.

1 Seznamová barevnost úplných bipartitních

Trivium z optiky Vlnění

Fyzika. Fyzikální veličina - je mírou fyzikální vlastnosti, kterou na základě měření vyjadřujeme ve zvolených jednotkách

Katedra geotechniky a podzemního stavitelství

Technická univerzita v Liberci. Fakulta přírodovědně-humanitní a pedagogická Katedra matematiky a didaktiky matematiky KŘIVKY. Pomocný učební text

= mechanická práce. Práce a energie. F s

1.4.7 Trojúhelník. Předpoklady:

Extremální úlohy v geometrii

1.2.4 Racionální čísla II

62. ročník matematické olympiády III. kolo kategorie A. Jihlava, března 2013

GEOMETRICKÉ APLIKACE INTEGRÁLNÍHO POČTU

Příklady k přednášce 6 - Spojování a struktury

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Katedra fyziky, Studentská 2, Liberec

Příklady k přednášce 25 Dopravní zpoždění

Hydraulika podzemních vod

Celonerezové tlakoměry trubicové

Transkript:

Fyzikální koepondenční eminář MFF UK Úloha I.4... něo je tu nakřivo 6 bodů; půmě 3,1; řešilo 6 tudentů Pozoovatel e nahází na lodi na otevřeném moři ve výše h nad hladinou. Je vzdálen d od vodoovného zábadlí a to v takové poloze, že dívá-li e kolmo na zábadlí, plývá dolní okaj zábadlí hoizontem. Podívá-li e ale na zábadlí ve vzdálenoti l na tanu od kolmie, vidí, že e obzo nahází o ± pod dolním konem zábadlí. Učete polomě Země. Lubošek tpí mořkou nemoí. V elé úloze budeme považovat Zemi za dokonalou kouli. Po vyřešení úlohy je eeniální pávné pohopení potoové konfiguae a ouvilotí jednotlivýh paametů ytému. Začněme lokálním okolím pozoovatele jako na obázku 1 1. B l A C d ϕ β Ob. 1: Situae v okolí pozoovatele. Čákované elementy e nahází mimo ovinu pozoovatel zábadlí (konkétně pod ní). Označme polohu pozoovatele P, patu kolmie od P k zábadlí A, bod na zábadlí ve vzdálenoti l označme B a konečně označme C bod o pod bodem B, tj. půečík vilé oviny zábadlí, pojni pozoovatele a bodů na obzou a vilé oviny obahujíí P a B. ovněž zaveďme označení úhlů BPC jako φ a APB jako β. Ze ituae je zřejmé, že φ = atg l + d l + d, (1) o β = d l + d. Opavedlněním apoximae e budeme zabývat níže 1 V řešeném případě jme uvažovali, že o níže je měřené kolmo na přímku pohledu. Tato fomulae e dá též pohopit, že je měřeno vile, tj na pojnii e tředem Země. Oba přítupy dávají nakone po zanedbáníh tejný výledek. P 1

Fyzikální koepondenční eminář MFF UK ϕmax P A h H ψ S Ob. : Řez Zemí znázoňujíí geometiký význam hoizontu. Dále e zamylíme, o je vlatně hoizont kteý vidíme. Bod v linii pohledu na obzou označme A, třed Země označme S, ψ označme úhel A SP polomě Země, polomě kužnie-hoizontu a H označme velikot výšky vhlíku Země odděleným ovinou hoizontu. Z geometie ytému a z Pythagoovy věty plyne A P + = ( + h), A P = h + h, A P h, kde jme zanedbali člen h vůči členu h, potože je /hkát menší, ož je řádově milionkát. Tento ahetyp budeme používat během elé této úlohy, jelikož h je vůči velie malé. Po tuto velikot je i hodnota ψ: ( ) A P h ψ = atg = 1. Jak je známo, po ψ 1 platí tg ψ in ψ ψ, kde ψ je velikot onoho úhlu v adiáneh. Toto také umožňuje apoximae φ jakožto malého úhlu v (1), jelikož hodnota φ nikdy nepřeáhne ψ (viz ob. ). Po polomě kužnie-obzou je tedy 3 A P h. () Další ozmě, kteý e nám bude hodit, je H. Napíšeme-li Pythagoovu větu po tojúhelník A S, + ( H) =, H H + = 0, Bez újmy na obenoti toto může být třeba bod na obzou plývajíí e zábadlím. 3 Obdobné platí po délku přílušného oblouku tedy vzdálenot obzou po povhu Země (nebo po moři).

Fyzikální koepondenční eminář MFF UK doazením () dotáváme H H + h = 0, H = 1 4 ( ± 8h), H = ± h, ( ( H = 1 ± 1 h )), kde 4 jme použili binomikou apoximai (1 + h )n 1 + n h, jelikož h. Dotáváme tedy dvě řešení, jedno H = h a k němu komplementání H = h, budeme tedy uvažovat H h. (3) Jak tohle ouvií naším pozoováním? Na obázku 3 je ovina PBC, tj. ovina pozoovatele a měřené vzdálenoti obzou od zábadlí v pojeki do vilé oviny zábadlí. Cheme-li dát do vztahu φ otatními veličinami, můžeme jej například vyjádřit jako ozdíl úhlů CP a B P (třídavý úhel), to jet P B C ϕ H + h B C Ob. 3: ovina obahujíí, tzn. ovina obahujíí pozoovatele a vilii na zábadlí v bodě A. ( φ = CP B H + h P = atg ) atg ( ) H + h. (4) + Podle (3) jou čitatele agumentů zhuba h, podle () jou jmenovatele agumentů alepoň h. Agumenty akutangent jou tedy velmi malé a je tedy možné použít apoximai z (4) tedy dotaneme φ H + h atg (x) x, x 1, H + h + = (H + h) ( + ). (5) 4 Všimněme i, že kvadatiká ovnie po H by neměla eálné řešení po h > /. Toto je důledkem dříve povedené apoximae, kteá předpokládala h, tento haakte ovnie je tedy přijatelný. 3

Fyzikální koepondenční eminář MFF UK Tento vztah zatím v tomto tvau ponehejme a zabývejme e velikotí. Tak lze učinit podívámeli e na řez ovinou hoizontu jako na ob. 4. Vzhledem k pavoúhloti tojúhelníku B A platí ( + ) o γ =, ( ) 1 = o γ 1. (6) B C A γ Ob. 4: ovina obahujíí kužnii-obzo. Hodnota γ koeponduje hodnotou β, jak e ukáže z obázku 5 a náledujííh vztahů. P A β ϕ γ H + h B C Ob. 5: Abtake znázoňujíí ouvilot β a γ. Napišme i koinové věty po tojúhelník A PB, ep. A B po úhly β, ep. γ A B = A P + B P A P B P o β, A B = A + B A B o γ. 4

Fyzikální koepondenční eminář MFF UK Vezmeme-li Pythagoovy věty po tojúhelníky A P a B P, zíkáváme z ovnoti pavýh tan koinovýh ovni (H + h) + (H + h) + ( + )(H + h) ((H + h) + )((H + h) + ( + ) ) o β = = ( + ) o γ, Do vztahu doadíme (3), () a zanedbáme všehny členy typu h/ vůči členům typu 1 či 1/ o ξ 5 dotáváme zhuba o (γ) o (β). (7) Nyní už tačí dát dohomady ovnoti (1), (), (3), (5), (6) a (7) dotáváme hd φ (H + h) ( + ), ( + )φ h, φ 1 o β h( 1 o β 1), 1 h o β( o β 1) 1 φ, ( ) l + d 1 h, d ( hd l d ) l + d +, d ož je odhad po v dot dobém přiblížení. Podle Gauova vzoe po šíření hyb bude hyba učení poloměu Země ( 4 hd l 3 d ) l + d +. d Ukutečnit tento nápad v paxi je tehniky náočné, jelikož je potřeba šioký úhel pohledu na moře, alepoň čátečně tabilní pozoovatelkou základnu (malé lodě e budou hodně, yhle a čato houpat) a také je tím itlivější na přenot měření, čím níže jte nad hladinou. Pokud byhom povedli měření na velké výletní lodi, 6 mohli byhom povét měření paamety například h = 40 m, d = m, l = 1,5 m a ( ± ) = (,0 ± 0,5) mm, 7 naše výledky udávají polomě země jako = (5 000 ± 500) km. 5 Předpokládáme, že l není řádově větší než d. Poté lze výazy o ξ považovat za řádově 1 a + řádově. Naví i v tom případě by apoximae byla na mítě, jen by bylo třeba nahlédnout že výaz typu h/( + ) je ještě menší než h/. 6 např. http://en.wikipedia.og/wiki/msc_amonia 7 Vzhledem k tehniké náočnoti by bylo velie komplikované doáhnout vyšší přenoti. 5

Fyzikální koepondenční eminář MFF UK Komentáře k došlým řešením Největší poblémy dělalo pávné pohopení zadání. Za zmínku tojí také jiný potup, kteý vyhází z ylindiké imetie outavy pozovatel obzo. Lubomí Gund gund@fyko.z Fyzikální koepondenční eminář je oganizován tudenty MFF UK. Je zatřešen Oddělením po vnější vztahy a popagai MFF UK a podpoován Útavem teoetiké fyziky MFF UK, jeho zamětnani a Jednotou čekýh matematiků a fyziků. Toto dílo je šířeno pod liení Ceative Common Attibution-Shae Alike 3.0 Unpoted. Po zobazení kopie této liene navštivte http://eativeommon.og/liene/by-a/3.0/. 6