Zoznam úloh k apletom z fyziky

Úlohy k apletom z fyziky

Vypracovala: Oľga Fričová

1. Rovnomerne zrýchlený pohyb https://www.walter-fendt.de/html5/phcz/acceleration_cz.htm

Pri rôznych nastaveniach počiatočnej pozície meňte postupne polohy zábran, zrýchlenie a počiatočnú rýchlosť (nezabudnite aj na nulové a záporné hodnoty rýchlosti a zrýchlenia). Pozorujte, ako sa pritom zmení priebeh grafov a čas na jednotlivých hodinách. Zopakujte to pri zobrazení vektora rýchlosti a následne vektora zrýchlenia.

Úlohy:

1. Za akých podmienok je závislosť rýchlosti od času rastúca, kedy klesajúca, kedy sa rýchlosť nemení?

2. Aký typ funkcie popisuje závislosť rýchlosti od času a dráhy od času v jednotlivých prípadoch úlohy č. 1?

3. Nastavte počiatočné podmienky: x₀ = 0 m , v₀ = 10 m .s^-
1, a = 1 m .s^-2.
a) Za aký čas prejde dráhu 20m?
b) Aký čas uplynie, kým prejde vzdialenosť medzi 20. a 30. m svojej dráhy?
c) V akom čase od začiatku pohybu dosiahne rýchlosť (v aplete aspoň približne, vo výpočte presne) 20 m .s^-1?
Úlohu riešte aj výpočtom.

2. Rovnomerne zrýchlený pohyb https://www.walter-fendt.de/html5/phcz/acceleration_cz.htm

Úlohy:

1. Za akých podmienok je závislosť rýchlosti od času rastúca, kedy klesajúca, kedy sa rýchlosť nemení?

2. Aký typ funkcie popisuje závislosť rýchlosti od času a dráhy od času v jednotlivých prípadoch úlohy č. 1?

3. Nastavte počiatočné podmienky: x0 = 0 m , v0 = 8 m .s- 1, a = -2 m .s-2.
a) Za aký čas auto zastane?
b) Akú vzdialenosť prejde do zastavenia?
c) Aké má byť zrýchlenie, aby auto zastalo na dráhe 40 m ?
Úlohu riešte aj výpočtom.

3. 2. Newtonov zákon (experiment) https://www.walter-fendt.de/html5/phcz/newtonlaw2_cz.htm
Pri rôznych nastaveniach hmotnosti vozíka a závažia postupne meňte polohu svetelnej závory s krokom 0,1 m . Po 5 meraniach pri danom nastavení vložte do grafu krivku. Pozorujte, ako sa pritom zmení priebeh grafov. Pri nastavených hodnotách m a M meňte súčiniteľ trenia m a naopak, pri danom m meňte postupne hmotnosti m a M. Sledujte zmeny v grafe závislosti dráhy od času.

Úlohy:

1. O aký druh pohybu ide? Aká krivka popisuje závislosť dráhy od času?

2. Za inak rovnakých podmienok, aký vplyv má zmena súčiniteľa trenia na celkové zrýchlenie vozíka?

3. Nastavte počiatočné podmienky: M = 80 g , m = 0,5 g , m = 0.
a) Aké je zrýchlenie vozíka? Za aký čas prejde vzdialenosť 0,75 m ?
b) Aký by mal byť súčiniteľ trenia m, aby sa vozík po uvedení do pohybu mohol pohybovať s konštantnou rýchlosťou?
c) Nastavte súčiniteľ trenia m = 0,002 a určite zrýchlenie vozíka. Určite čas, za ktorý prejde vzdialenosť 0,75 m .
Úlohu riešte aj výpočtom.

4. 2. Newtonov zákon (experiment) https://www.walter-fendt.de/html5/phcz/newtonlaw2_cz.htm
Pri rôznych nastaveniach hmotnosti vozíka a závažia postupne meňte polohu svetelnej závory s krokom 0,1 m . Po 5 meraniach pri danom nastavení vložte do grafu krivku. Pozorujte, ako sa pritom zmení priebeh grafov. Pri nastavených hodnotách m a M meňte súčiniteľ trenia m a naopak, pri danom m meňte postupne hmotnosti m a M. Sledujte zmeny v grafe závislosti dráhy od času.

Úlohy:

1. O aký druh pohybu ide? Aká krivka popisuje závislosť dráhy od času?

2. Za inak rovnakých podmienok, aký vplyv má zmena hmotnosti vozíka na celkové zrýchlenie vozíka?

3. Nastavte počiatočné podmienky: M = 200 g , m = 5 g , m = 0.
a) Aké je zrýchlenie vozíka? Za aký čas prejde vzdialenosť 0,5 m ?
b) Aký by mal byť súčiniteľ trenia m, aby sa vozík po uvedení do pohybu mohol pohybovať s konštantnou rýchlosťou?
c) Nastavte súčiniteľ trenia m na hodnotu 0,02. Aké je zrýchlenie vozíka? Za aký čas prejde vzdialenosť 0,5 m ?
Úlohu riešte aj výpočtom.

5. Naklonená rovina https://www.walter-fendt.de/html5/phcz/inclinedplane_cz.htm

Vyskúšajte aplet pre rôzne hodnoty uhla sklonu a tiažovej sily. Zobrazte si vektory síl. Zvoľte rôzne veľkosti súčiniteľa šmykového trenia. Pozorujte zmeny oproti pohybu bez trenia.

Úlohy:

1. Akej sile je rovná sila potrebná na rovnomerné ťahanie kvádra po naklonenej rovine bez trenia? Odôvodnite.

2. Čomu je rovná sila potrebná na rovnomerné ťahanie kvádra po naklonenej rovine so započítaním trenia? Odôvodnite.

3. Nastavte počiatočné podmienky: a = 30°, F_g= 10 N, m = 0,3.
a) Aká je trecia sila?
b) Aká je sila potrebná na rovnomerné ťahanie kvádra?
Úlohu riešte aj výpočtom.

6. Pružná a nepružná zrážka https://www.walter-fendt.de/html5/phcz/collision_cz.htm

Sledujte pružnú zrážku pre rôzne hodnoty hmotností a rýchlostí vozíkov (aj pre nulovú rýchlosť jedného z nich a pre pohyb vozíkov oproti sebe). Pri daných nastaveniach si postupne zvoľte zobrazenie rýchlosti, hybnosti a kinetickej energie. Rovnako postupujte aj pri sledovaní nepružnej zrážky.
Úlohy:

1. Aké zákony zachovania sa uplatňujú pri pružnej zrážke? Aké pri nepružnej zrážke?

2. Aký vzťah musí platiť medzi hmotnosťami m₁, m₂ a rýchlosťami v₁, v₂ vozíkov, aby pri pružnej zrážke 1. vozík odovzdal celú svoju hybnosť 2. vozíku, t.j. ostal po zrážke stáť?

3. Nastavte vstupné hodnoty: m₁ = 1 kg , v₁ = 0,5 m .s^{-
1, m₂} = 0,7 kg , v₂ = -0,2 m .s^-1.
a) Aké rýchlosti, hybnosti a kinetické energie budú mať vozíky po pružnej zrážke?
b) Akú rýchlosť by musel mať 2. vozík, aby sa po pružnej zrážke oba vozíky pohybovali v smere pohybu 1. vozíka pred zrážkou?
Úlohu riešte aj výpočtom.

7. Pružná a nepružná zrážka https://www.walter-fendt.de/html5/phcz/collision_cz.htm

1. Aké zákony zachovania sa uplatňujú pri pružnej zrážke? Aké pri nepružnej zrážke?

2. Aký vzťah musí platiť medzi hmotnosťami m₁, m₂ a rýchlosťami v₁, v₂ vozíkov, aby pri nepružnej zrážke vozíky ostali stáť?

3. Nastavte vstupné hodnoty: m₁ = 1 kg , v₁ = 0,5 m .s^{-
1, m₂} = 0,7 kg , v₂ = -0,2 m .s^-1.
a) Aké rýchlosti, hybnosti a kinetické energie budú mať vozíky po nepružnej zrážke?
b) Akú rýchlosť by musel mať 1. vozík, aby sa po nepružnej zrážke oba vozíky pohybovali v smere pohybu 2. vozíka pred zrážkou?
Úlohu riešte aj výpočtom.

8. Pružná a nepružná zrážka https://www.walter-fendt.de/html5/phcz/collision_cz.htm

1. Aké zákony zachovania sa uplatňujú pri pružnej zrážke? Aké pri nepružnej zrážke?

3. Nastavte vstupné hodnoty: m₁ = 1 kg , v₁ = 0,3 m .s^{-
1, m₂} = 0,7 kg , v₂ = 0,1 m .s^-1.
a) Aké rýchlosti, hybnosti a kinetické energie budú mať vozíky po pružnej zrážke?
b) Aké rýchlosti, hybnosti a kinetické energie budú mať vozíky po nepružnej zrážke?
Úlohu riešte aj výpočtom.

9. Pohyb v homogénnom gravitačnom poli (vrhy), http://www.walter-fendt.de/ph14cz/projectile_cz.htm

Vyskúšajte aplet s rôznymi počiatočnými parametrami (postupne meňte počiatočnú výšku, počiatočnú rýchlosť, elevačný uhol, hmotnosť, gravitačné zrýchlenie). Pozorujte pritom, ako zmeny počiatočných parametrov ovplyvnia polohu, rýchlosť, zrýchlenie a celkovú energiu strely, silu pôsobiacu na strelu a tvar trajektórie

Úlohy:

1. Pri zvolených počiatočných parametroch sledujte, ako sa počas pohybu menia jeho parametre: poloha, zložky rýchlosti, zrýchlenie, sila a celková, potenciálna a kinetická energia. Pomocou fyzikálnych zákonitostí a rovníc pohybu a vzťahov pre energiu odôvodnite výsledky tohto pozorovania.

2. Nastavte elevačný uhol na hodnotu medzi 0° a 90°, zvoľte spomalený chod apletu. V ktorom mieste trajektórie má vektor rýchlosti strely vodorovný smer? Vysvetlite prečo.

3. Nastavte počiatočné podmienky: h₀ = 5 m , v₀ = 5 m .s^-1, a = 30°, g = 10 m .s^-2.
a) Ako sa nazýva tento pohyb?
b) Určite maximálnu výšku a vzdialenosť dopadu.
Úlohu riešte aj výpočtom.

10. Pohyb v homogénnom gravitačnom poli (vrhy), http://www.walter-fendt.de/ph14cz/projectile_cz.htm

Úlohy:

2. Za inak rovnakých podmienok, aký vplyv má zmena gravitačného zrýchlenia na vzdialenosť dopadu a maximálnu výšku strely?

3. Nastavte počiatočné podmienky: h₀ = 6 m , v₀ = 10 m .s^-1, a = 0°, g = 10 m .s^-2.
a) Ako sa nazýva tento pohyb?
b) Určite vzdialenosť dopadu a veľkosť rýchlosti strely pri dopade.
Úlohu riešte aj výpočtom.

11. Pohyb v homogénnom gravitačnom poli (vrhy), http://www.walter-fendt.de/ph14cz/projectile_cz.htm

Úlohy:

2. Za inak rovnakých podmienok, aký vplyv má zmena elevačného uhla na čas dopadu a maximálnu výšku strely?

3. Nastavte počiatočné podmienky: h₀ = 6 m , v₀ = 0 m .s^-1, a = -90°, g = 10 m .s^-2.
a) Ako sa nazýva tento pohyb?
b) Určite čas dopadu a rýchlosť strely pri dopade.
Úlohu riešte aj výpočtom.

12. Pohyb v homogénnom gravitačnom poli (vrhy), http://www.walter-fendt.de/ph14cz/projectile_cz.htm

Úlohy:

2. Za inak rovnakých podmienok, aký vplyv má zmena gravitačného zrýchlenia na vzdialenosť dopadu a maximálnu výšku strely?

3. Nastavte počiatočné podmienky: h₀ = 5 m , v₀ = 2 m .s^-1, a = 90°, g = 10 m .s^-2.
a) Ako sa nazýva tento pohyb?
b) Určite čas dopadu a maximálnu výšku strely.
Úlohu riešte aj výpočtom.

13. Pohyb v homogénnom gravitačnom poli (vrhy), http://www.walter-fendt.de/ph14cz/projectile_cz.htm

Úlohy:

2. Za inak rovnakých podmienok, aký vplyv má zmena hmotnosti strely na vzdialenosť dopadu a maximálnu výšku strely?

3. a) Nastavte počiatočné podmienky: h₀ = 6 m , v₀ = 10 m .s^-1, a = 0°, g = 10 m .s^-2. Ako sa nazýva tento pohyb? Za aký čas strela dopadne na zem?
b) Nastavte počiatočné podmienky: h₀ = 6 m , v₀ = 0 m .s^-1, a = -90°, g = 10 m .s^-2. Ako sa nazýva tento pohyb? Za aký čas strela dopadne na zem?
c) Porovnajte časy dopadu v prípadoch a) a b), výsledok odôvodnite.
Úlohu riešte aj výpočtom.

14. Pohyb v homogénnom gravitačnom poli (vrhy), http://www.walter-fendt.de/ph14cz/projectile_cz.htm

Úlohy:

2. Za inak rovnakých podmienok, aký vplyv má zmena elevačného uhla na čas dopadu a maximálnu výšku strely?

3. Nastavte počiatočné podmienky: h₀ = 10 m , v₀ = 5 m .s^-1, a = -90°, g = 10 m .s^-2.
a) Ako sa nazýva tento pohyb?
b) Určite čas dopadu a rýchlosť strely pri dopade.
Úlohu riešte aj výpočtom.

15. Pohyb v homogénnom gravitačnom poli (vrhy), http://www.walter-fendt.de/ph14cz/projectile_cz.htm

Úlohy:

2. Nastavte elevačný uhol na hodnotu medzi 0° a 90°, zvoľte spomalený chod apletu. V ktorom mieste trajektórie má vektor rýchlosti strely vodorovný smer? Vysvetlite prečo.

3. Nastavte počiatočné podmienky: h₀ = 0 m , v₀ = 20 m .s^-1, a = 90°, g = 10 m .s^-2.
a) Ako sa nazýva tento pohyb?
b) Určite výšku, pri ktorej sa kinetická energia strely rovná jej potenciálnej energii. Odôvodnite, či táto výška závisí od hmotnosti telesa?.
Úlohu riešte aj výpočtom.

16. Pohyb v homogénnom gravitačnom poli (vrhy), http://www.walter-fendt.de/ph14cz/projectile_cz.htm

Úlohy:

2. Za inak rovnakých podmienok, aký vplyv má zmena hmotnosti strely na vzdialenosť dopadu a maximálnu výšku strely?

3. Nastavte počiatočné podmienky: m =0,8 kg, h₀ = 10 m , a = 90°, g = 10 m .s^-2.
a) Aká má byť počiatočná rýchlosť, aby kinetická energia strely na začiatku pohybu bola 100 J?
b) Akú maximálnu výšku dosiahne teleso, ak malo na počiatku rýchlosť ako v úlohe a)?
Úlohu riešte aj výpočtom.

17. Pohyb v homogénnom gravitačnom poli (vrhy), http://www.walter-fendt.de/ph14cz/projectile_cz.htm

Úlohy:

2. Nastavte elevačný uhol na hodnotu medzi 0° a 90°, zvoľte spomalený chod apletu. V ktorom mieste trajektórie má vektor rýchlosti strely vodorovný smer? Vysvetlite prečo.

3. Nastavte počiatočné podmienky: m =0,5 kg, h₀ = 0 m , g = 10 m .s^-2.
a) Akou rýchlosťou musíme teleso vyhodiť smerom zvislým hore, aby dopadlo na to isté miesto za čas t₁=4s ?
b) Do akej maximálnej výšky strela vystúpi ?
Úlohu riešte aj výpočtom.

18. Pohyb v homogénnom gravitačnom poli (vrhy), http://www.walter-fendt.de/ph14cz/projectile_cz.htm

Úlohy:

2. Za inak rovnakých podmienok, aký vplyv má zmena elevačného uhla na čas dopadu a maximálnu výšku strely?

3. Nastavte počiatočné podmienky: h₀ = 0 m , g = 10 m .s^-2, v₀ = 20 m .s^-1.
a) Pod akým uhlom treba vystreliť strelu, aby po uplynutí 0,5 s mala rýchlosť 18 m .s^-1?
b) Do akej maximálnej výšky strela vystúpi a ako ďaleko dopadne?
Úlohu riešte aj výpočtom.

19. Vztlaková sila https://www.walter-fendt.de/html5/phcz/buoyantforce_cz.htm
Prečítajte si pozorne popis apletu. Ponárajte teleso do kvapaliny a pozorujte, ako sa pritom mení vztlaková a meraná sila. Postupne meňte plochu podstavy telesa, jeho výšku a hustotu, hustotu kvapaliny. Pozorujte, ako zmena týchto parametrov ovplyvní vztlakovú a meranú silu.

Úlohy:

1. Ovplyvňuje zmena hustoty telesa vztlakovú silu? Ak áno, vysvetlite prečo.

2. V akej hĺbke je vztlaková sila pôsobiaca na ponorené teleso najväčšia? Odpoveď fyzikálne odôvodnite.

3. Nastavte parametre: plocha podstavy 80 cm², výška telesa 10 cm , hustota telesa 3 g .cm^-3, hustota kvapaliny 0,9 g .cm^-3.
Určite vztlakovú silu pôsobiacu na teleso a meranú silu, keď teleso bude ponorené do 7,4 cm svojej výšky.
Úlohu riešte aj výpočtom.

20. Vztlaková sila https://www.walter-fendt.de/html5/phcz/buoyantforce_cz.htm
Prečítajte si pozorne popis apletu. Ponárajte teleso do kvapaliny a pozorujte, ako sa pritom mení vztlaková a meraná sila. Postupne meňte plochu podstavy telesa, jeho výšku a hustotu, hustotu kvapaliny. Pozorujte, ako zmena týchto parametrov ovplyvní vztlakovú a meranú silu.

Úlohy:

1. Ovplyvňuje zmena hustoty telesa vztlakovú silu? Ak áno, vysvetlite prečo.

2. V akej hĺbke je vztlaková sila pôsobiaca na ponorené teleso najväčšia? Odpoveď fyzikálne odôvodnite.

3. Nastavte parametre: plocha podstavy 100 cm², výška telesa 6 cm , hustota telesa 0,9 g .cm^-3, hustota kvapaliny 1,3 g .cm^-3. Určite do akej hĺbky sa teleso ponorí.
Úlohu riešte aj výpočtom.

21. Pružinový oscilátor https://www.walter-fendt.de/html5/phcz/springpendulum_cz.htm

Aplet simuluje kmitanie pružinového oscilátora v zvislom smere, neberie však do úvahy vplyv gravitačnej sily. Energie uvádzané v aplete sa týkajú len kmitavého pohybu pružinového oscilátora.

Postupne meňte vstupné parametre: tuhosť pružiny, hmotnosť závažia, amplitúdu oscilácií. Sledujte, ako sa pritom mení perióda kmitov a grafy časových závislostí výchylky, rýchlosti, zrýchlenia a energie.

Úlohy:

1. Ovplyvňuje zmena hmotnosti závažia hodnotu celkovej energie oscilátora? Vysvetlite prečo.

2. V akých časoch od začiatku pohybu (vyjadrených pomocou periódy) nadobúdajú výchylka, rýchlosť a zrýchlenie svoje maximálne hodnoty? Odpovede fyzikálne odôvodnite.

3. Nastavte parametre: tuhosť pružiny 5 N.m^-1, hmotnosť závažia 1 kg , amplitúda 0,02 m .
Pri akej výchylke pružinového oscilátora bude jeho kinetická energia (v aplete aspoň približne, vo výpočte presne) rovná potenciálnej?
Úlohu riešte aj výpočtom.

22. Pružinový oscilátor https://www.walter-fendt.de/html5/phcz/springpendulum_cz.htm

Úlohy:

1. Ovplyvňuje zmena amplitúdy veľkosť periódy oscilátora? Vysvetlite prečo.

2. V akých časoch od začiatku pohybu (vyjadrených pomocou periódy) nadobúdajú výchylka, rýchlosť a zrýchlenie nulové hodnoty? Odpovede fyzikálne odôvodnite.

3. Nastavte parametre: tuhosť pružiny 7 N.m^-1, hmotnosť závažia 2 kg, amplitúda 0,04 m .
V akom čase od začiatku pohybu bude rýchlosť závažia (v aplete aspoň približne, vo výpočte presne) 0,06 m .s^-1smerom dolu? Akú veľkosť a smer má v tomto čase výchylka a zrýchlenie závažia?
Úlohu riešte aj výpočtom.

23. Pružinový oscilátor https://www.walter-fendt.de/html5/phcz/springpendulum_cz.htm

Postupne meňte vstupné parametre: tuhosť pružiny, hmotnosť závažia, amplitúdu oscilácií. Sledujte, ako sa pritom mení perióda kmitov a zmeny v grafoch časových závislostí výchylky, rýchlosti, zrýchlenia a energie.

Úlohy:

1. Ovplyvňuje zmena amplitúdy veľkosť periódy oscilátora? Vysvetlite prečo.

2. V akých časoch od začiatku pohybu (vyjadrených pomocou periódy) nadobúdajú výchylka, rýchlosť a zrýchlenie svoje maximálne hodnoty? Odpovede fyzikálne odôvodnite.

3. Nastavte parametre: tuhosť pružiny 10 N.m^-1, hmotnosť závažia 1,4 kg, amplitúda 0,08 m .
V akom čase od začiatku pohybu bude zrýchlenie závažia (v aplete aspoň približne, vo výpočte presne) 0,2 m .s^-2 smerom nahor? Akú veľkosť a smer má v tomto čase výchylka a rýchlosť závažia?
Úlohu riešte aj výpočtom.

24. Pružinový oscilátor https://www.walter-fendt.de/html5/phcz/springpendulum_cz.htm

Úlohy:

1. Ovplyvňuje zmena hmotnosti závažia hodnotu celkovej energie oscilátora? Vysvetlite prečo.

2. Aké zastúpenie má potenciálna a kinetická energia v celkovej energii oscilátora, keď je výchylka závažia z rovnovážnej polohy a) nulová, b) maximálna? Odpovede fyzikálne odôvodnite.

3. Nastavte parametre: tuhosť pružiny 5 N.m^-1, hmotnosť závažia 1 kg , amplitúda 0,05 m .
V akom čase od začiatku pohybu bude výchylka závažia (v aplete aspoň približne, vo výpočte presne) 0,03 m nad rovnovážnou polohou? Akú veľkosť a smer má v tomto čase rýchlosť a zrýchlenie závažia? Akou silou (veľkosť a smer) pôsobí v tomto okamihu pružina na závažie?
Úlohu riešte aj výpočtom.

25. Pružinový oscilátor https://www.walter-fendt.de/html5/phcz/springpendulum_cz.htm

Úlohy:

1. Ovplyvňuje zmena hmotnosti závažia hodnotu celkovej energie oscilátora? Vysvetlite prečo.

2. V akých časoch od začiatku pohybu (vyjadrených pomocou periódy) nadobúdajú výchylka, rýchlosť a zrýchlenie nulové hodnoty? Odpovede fyzikálne odôvodnite.

3. Nastavte parametre: tuhosť pružiny 5 N.m^-1, hmotnosť závažia 2 kg , amplitúda 0,1 m .
V akom čase od začiatku pohybu bude pomer jeho kinetickej energie ku jeho potenciálnej energii (v aplete aspoň približne, vo výpočte presne) rovný 4?
Úlohu riešte aj výpočtom.