a. co m ar n
jig
Ambrož Demšar, Đulijana Juričić, Vasja Kožuh in Valentina Mlakar
kn
Zakaj se dogaja?
ZSD 9 UCB 2012 prenova STARA_Notranjost.indd 1
26. 09. 12 11:32
Ambrož Demšar, Đulijana Juričić, Vasja Kožuh in Valentina Mlakar
Zakaj se dogaja? 9 UČBENIK ZA FIZIKO V DEVETEM RAZREDU OSNOVNE ŠOLE
ar n
a. co m
Urednik: Vasja Kožuh Strokovni pregled: dr. Jure Bajc, dr. Barbara Rovšek, Saša Kožuh, Vesna Harej in Stane Arh Jezikovni pregled: Sabina Tamše Ilustracije: Matej DeCecco Fotografije: Shutterstock, iStockphoto, NASA in drugi viri (natančen seznam je na koncu knjige)
jig
Vse knjige in dodatna gradiva Založbe Rokus Klett dobite tudi na naslovu www.knjigarna.com.
Učbenik Zakaj se dogaja? 9 je Strokovni svet RS za splošno izobraževanje na svoji 151. dopisni seji, ki je trajala od 14. 9. do 21. 9. 2012, s sklepom št. 6130-1/2012/128, potrdil kot učbenik za fiziko v devetem razredu osnovne šole. © Založba Rokus Klett, Ljubljana 2010. Vse pravice pridržane.
kn
Brez pisnega dovoljenja založnika so prepovedani reproduciranje, distribuiranje, javna priobčitev, predelava ali druga uporaba avtorskega ali njegovih delov v kakršnem koli obsegu ali postopku, kot tudi fotokopiranje, tiskanje ali shranitev v elektronski obliki. Tako ravnanje pomeni, razen v primerih od 46. do 57. člena Zakona o avtorski in sorodnih pravicah, kršitev avtorske pravice. Založba se je trudila poiskati vse lastnike avtorskih pravic. V kolikor v kakšnem primeru lastnik ni naveden oziroma je naveden napačen lastnik, bomo to z veseljem uredili in popravili.
CIP - Kataložni zapis o publikaciji Narodna in univerzitetna knjižnica, Ljubljana 53(075.2)
Založba Rokus Klett, d. o. o. Stegne 9 b, 1000 Ljubljana Telefon: (01) 513 46 00 Telefaks: (01) 513 46 99 E-pošta: rokus@rokus-klett.si www.rokus-klett.si
ZSD 9 UCB 2015_Notranjost.indd 2
ZAKAJ se dogaja? 9. Učbenik za fiziko v devetem razredu osnovne šole / Ambrož Demšar ... [et al.] ; [ilustracije Matej DeCecco ; fotografije Shutterstock ... et al.]. - 2. izd. - Ljubljana : Rokus Klett, 2015 ISBN 978-961-271-236-5 1. Demšar, Ambrož 261464832
27/07/15 13:38
Kako se učiti z učbenikom? 4
1 Gibanje in sile
a. co m
1.1 Vrste in opis gibanja 8 1.2 Hitrost in pospešek 12 1.3 Enakomerno pospešeno gibanje 16 1.4 Prosti pad in meti 22 Povečava 26 Povzetek in ponovitev 28
2 Delo in energija 2.1 Spremembe in delo 2.2 Preprosta orodja 2.3 Energija 2.4 Delo in energija 2.5 Zakoni gibanja in energija 2.6 Pretvorbe energije Povzetek in ponovitev
32 36 40 44 48 52 56
ar n
3 Toplota in notranja energija 3.1 Zgradba snovi 60 3.2 Temperatura 64 3.3 Toplota 68 3.4 Prehajanje toplote 72 Povzetek in ponovitev 74 Kako pripraviti seminarsko nalogo 76
kn
jig
4 Električni naboj in energija 4.1 Električni naboj 80 4.2 Električna sila 84 Povečava 88 4.3 Električni tok 90 4.4 Električna vezja 94 4.5 Električna energija 98 Povzetek in ponovitev 102
5 Magnetizem in elektrika 5.1 Magneti in magnetna sila 106 5.2 Magnetizem in elektrika 110 Povečava 114
6 Fizika in okolje Uporaba snovi, energije in znanja 116 Zakaj se dogaja na kratko 128 Slovarček osnovnih pojmov 130
ZSD 9 UCB 2012 prenova STARA_Notranjost.indd 3
25. 01. 13 09:39
1 Na hitro preleti besedilo
Kako se učiti 3 Beri tudi slike
Natančno si oglej tudi tehnične risbe in fotografije. Slike so skrbno izbrane in izdelane, da bi bile v čim večjo pomoč pri razumevanju besedila. Na njih so ključne zamisli prikazane na nekoliko drugačen način, zato jih nikar ne spreglej! Če tehnične risbe prerišeš, boš še bolje razumel njihov pomen.
a. co m
Še pred branjem na hitro preleti celotno besedilo. Na ta način dobiš precej dober občutek o vsebini in zgradbi besedila. Pri tem posveti pozornost predvsem stvarem, ki že na prvi pogled izstopajo: naslovi, slike, krepko izpisane besede, definicije …
2 Prepoznaj ključne besede in zamisli
4 Zastavljaj si vprašanja
Med branjem poskusi iz besedila izluščiti ključne besede in zamisli, zapisane s krepko pisavo. S ključnimi besedami si lahko pomagaš tudi pri iskanju informacij v drugih virih. Ključne zamisli pa predstavljajo bistvo celotne snovi.
Med branjem ves čas razmišljaj o tem, kar bereš, in išči povezave s tem, kar že veš. Ob tem si zastavljaj vsa mogoča vprašanja in vztrajno išči odgovore nanje. Na ta način lažje razumeš besedilo in se tudi zaveš, česar ne razumeš najbolje. Nekaj vprašanj je že v učbeniku, a še bolje je, če si zastavljaš svoja.
ar n
4.3 Električni tok
Ključne besede: • električni tok • električni prevodniki • električni izolatorji • polprevodniki • električni upor • Ohm
jig
ključne besede
ubije z Električna jegulja plen omrtviči ali celo njenega telesa »elektrošokom«. Posebne celice vzdolž napetost 500 pa skupaj vse V, ustvarijo vsaka po 0,15 ni tok 1 A. Takšen voltov, ki skozi vodo požene električ za vsak plen, ki se električni tok je lahko usoden skoraj njen plen, bi jo ni sicer ki človek, Tudi znajde v bližini. slabo odnesel.
upornik
l? Kdaj bo električni tok res teke baterije požene koma Omenili smo, da napetost med priključ med seboj povežemo električni tok, če priključka baterije i kratek stik, zato pris koščkom žice. Na ta način bi ustvaril žicama, med kateri ključka baterije raje povežemo z dvema toka (npr. žarnico). Tavstavimo še uporabnik električnega (angl. electric circuit). kšni povezavi pravimo električni krog en iz vira napetosti Najpreprostejši električni krog je sestavlj na z žicami. in uporabnika, ki sta med seboj poveza
vir napetosti
kn
Zakaj so žice iz bakra?
zelo Jedro električnih kablov je iz bakra, ki plastike, dobro prevaja električni tok. Ovoj je iz ki ne prevaja električnega toka.
namesto z žičko povezali Kaj bi se zgodilo, če bi pola baterije koma baterije z laksom? Nič. V tem primeru med priključ zakaj ne? Spomnimo se, namreč ne bi stekel električni tok. A med dvema priključkda ne zadostuje električna napetost so gibljivi delci z eleom, vmes mora biti tudi snov, v kateri veliko prosto gibljivih ktričnim nabojem. Za snovi, ki imajo o, da so dobri elekdelcev z električnim nabojem, pravim kovin (npr. zlato, srebro, trični prevodniki. Takšna je večina mo žice (zaradi cene baker in aluminij), zato iz njih izdeluje električni izolatorji prevladuje baker). Na drugi strani so e mase), snovi, ki plastičn različne (npr. guma, les, steklo in uporabljamo kot zaščito ne prevajajo električnega toka in jih so zelo pomembni pred električnim tokom. V elektroniki ij), ki pri določenih tudi polprevodniki (npr. silicij in german bolje ali slabše prevajajo pogojih (na katere lahko vplivamo!) , lahko z njimi uravnaelektrični tok. Kot bomo videli kasneje vamo električni tok. i toplotni-
z dobrim ? Primerjaj dobre električne prevodnike mi prevodniki. Kaj opaziš?
92
4
ZSD 9 UCB 2012 prenova STARA_Notranjost.indd 4
26. 09. 12 11:32
z učbenikom? 7 Reši naloge
Delom, ki se ti zdijo težki in nejasni, posveti posebno pozornost. Označi jih in po predahu še enkrat zbrano preberi. Poglej v druge vire in dopolni besedilo z dodatnimi pojasnili. Če kljub vsem naporom še vedno ne razumeš, to povej učitelju in ga prosi za pomoč.
Šele naloge in vprašanja zares pokažejo, koliko znaš in razumeš. Zato se za ogrevanje loti primerov, ki so že rešeni. Nato poskušaj odgovoriti tudi na vsa vprašanja in naloge, ki jih najdeš na zunanjem robu desnih strani. Več nalog najdeš v delovnem zvezku in zbirki nalog – največ pa jih je v svetu okoli nas.
a. co m
5 Sproti razrešuj nejasnosti
6 Obnavljaj in povzemaj
Ko res razumeš besedilo, poskušaj vse skupaj sestaviti v smiselno celoto in ponoviti vsebino. Razmisli in vključi tudi kakšen svoj primer in zamisel. Na koncu iz besedila izlušči bistvo in ga zapiši s svojimi besedami. Svoje povzetke primerjaj s tistimi v učbeniku in jih po potrebi dopolni.
Povzetek
jo električni tok. Različne snovi različno dobro prevaja ike, polprevodnike Glede na to jih delimo na prevodn snovi pove, kako in izolatorje. Električna upornost ni tok skozi močno snov ovira električni tok. Električ napetostjo. ohmske upornike je sorazmeren z
Uporabi znanje!
Še enkrat preberi ti dve strani, vendar ob tem upoštevaj napotke, ki si jih tu dobil. Vzemi list papirja in pisalo ter najprej ugotovi, kaj boš bral, nato poišči ključne besede in zamisli, natančno preglej slike, razmišljaj ob branju, razreši nejasna mesta, naredi povzetek in s tem je naloga opravljena.
ar n
povzetek
Ponovi
električne 1. Naštej nekaj snovi, ki sodijo med e. prevodnike, in nekaj, ki sodijo med izolatorj tnost« snovi za 2. Katera fizikalna količina opisuje »prepus električni tok? o napetostjo 3. Kakšna je povezava med električn in električnim tokom skozi ohmski upornik? povečuje se če snovi, uporom 4. Kaj se dogaja z električni tok skoznjo?
Razmisli
Kaj omejuje električni tok? ni tok lahko
uporab ! Električni upor (R) pove, kako močno omejuje električni tok. Merimo ga v ohmih
U
Odgovori
na Kolikšna je upornost žarnice, ki je priključe A? na napetost 230 V in skoznjo teče 0,3
eksperimenti
nik
[Ω].
Kaj je ugotovil Ohm?
kn
poskusi ugotovil, da je Nemški fizik Georg Simon Ohm je s ) sorazmeren z električni tok po žici (in podobnih snoveh segreva!). Njegovo ne napetostjo vira (če se snov pri tem ugotovitev lahko krajše zapišemo: U napetost I= ali R el. tok = el. upor
električni upor Kako velik bo električni tok, pa določa snovi, se električni tok snovi. Če podvojimo električni upor i tudi električni podvoj se sti napeto eni podvoj Pri prepolovi. st se ne spreminja s tok. A to velja le za snovi, katerih uporno e. upornik ohmske tokom. Iz takšnih snovi delamo bolj zapletena – V resnici je celotna zadeva nekoliko po kateri teče, upornost električni tok namreč segreva snov, Zato pri podvojeni navečine snovi pa raste s temperaturo. se s povečevanjem toka petosti teče manj kot dvojni tok, saj električni tok. poveča tudi upornost, ki dodatno omeji eren ! Ohmov zakon: električni tok je sorazm . z električno napetostjo, ki ga poganja
za utrjevanje
I
jig
električ Čim večja je napetost vira, tem večji vsaka snov omejuje poganja po snovi. Na drugi strani pa e tok, pove njen električni tok. Kako močno snov omejuj ce), ki jo označujemo električni upor (angl. electrical resistan no upornost električ ima Snov [Ω]. z R in merimo v ohmih po njej teče električni tok 1 Ω, če pri napetosti 1 V (2 V, 3 V ...) 1 A (2 A, 3 A ...). V upornostjo bo tako pri 1 Ω je enak 1 A . Po snovi z majhno snovi z veliko upornoenaki napetosti tekel večji tok kot po stjo.
Pojasni spreminjanje upornosti žarnice, katere električni tok v odvisnosti od napetosti raste, kot je prikazano na sliki.
vprašanja in naloge
Preveri Ohmovo ugotovitev! napetost Sestavi preprost električni krog in izmeri Podrobna vira ter električni tok skozi uporabnik.
rešene naloge
navodila najdeš v DZ.
Rešimo skupaj
t Skozi 20-vatno sijalko, narejeno za napetos a. Kolikšna je 230 V, teče tok 87 mA, kadar je vključen električna upornost sijalke? U = 230 V I = 87 mA R=?
U I= R U R= I
definicije, zakoni in
230 V = 26 kΩ R = 87 mA
pravila
enako močno, Sijalke, ki so zamenjale žarnice, svetijo manj električne pri tem pa porabljajo približno 5-krat energije.
93
5
ZSD 9 UCB 2012 prenova STARA_Notranjost.indd 5
26. 09. 12 11:32
1 Gibanje in sile Vrste in opis gibanja Hitrost in pospešek Enakomerno pospešeno gibanje Prosti pad in meti
kn
jig
ar n
a. co m
1.1 1.2 1.3 1.4
ZSD 9 UCB 2012 prenova STARA_Notranjost.indd 6
26. 09. 12 11:32
a. co m ar n jig kn ZSD 9 UCB 2012 prenova STARA_Notranjost.indd 7
Kako izvedeš ollie: 1. Pred skokom moraš imeti zadnjo nogo na repu in prednjo nogo na sredini skejta. Obe nogi naj bosta nekoliko pokrčeni. 2. Na hitro se zravnaj in pritisni z zadnjo nogo na rep. Pritisk mora biti dovolj velik, da rep udari ob tla in se deska odlepi od tal. 3. S sprednjo nogo potuj po hrapavi površini deske vse do prednjega konca in deska se bo dvignila še višje. 4. S sprednjo nogo začni pritiskati desko navzdol, zadnjo nogo pa pokrči, da se deska poravna. 5. Pri doskoku pokrči kolena, da mehko pristaneš.
26. 09. 12 11:32
1.1 Vrste in opis gibanja
Vsi dirkalniki so na svojih startnih mestih. Samo še nekaj sekund nas loči od začetka zadnje dirke, ki bo dala odgovor o novem svetovnem prvaku. Začele so se prižigati rdeče luči. Motorji rohnijo, vozniki nestrpno čakajo, da ugasnejo luči. Srčni utrip se povečuje. Luči so ugasnile in dirka se je začela. Dirkalniki so speljali in že pospešujejo proti prvemu zavoju ...
Ključne besede: • enakomerno gibanje • neenakomerno gibanje • enakomerno pospešeno gibanje • premo gibanje • krivo gibanje
70 km h
320 km h
a. co m
80 km h
125 km h
260 km h
125 km h
start
125
300 km h
km h
290 km h
260 km h
300 km h
310 km h
125 km h
ar n
110
110 km h
km h
Kako opišemo gibanje?
110
jig
110 km h
Od lani vemo, da je gibanje spreminjanje lege glede na izbrano okolico. Tako lahko vsako gibanje opišemo, če v vsakem trenutku poznamo hitrost telesa (angl. speed*) in smer gibanja (oziroma tir gibanja). Glede na to, ali se hitrost in smer gibanja s časom spreminjata, lahko vsa gibanja razvrstimo v štiri skupine (glej spodnjo preglednico).
km h
KRIVO tir je krivulja
kn
Kako se gibljejo avtomobili? Z nadvoza ali s kakšne vzpetine opazuj vožnjo avtomobilov. Podrobna navodila so v DZ.
PREMO tir je premica
* Angleži poznajo dva izraza za hitrost – speed in velocity. Z izrazom velocity imajo v mislih velikost hitrosti in smer gibanja, z izrazom speed pa le velikost hitrosti.
? V mislih se zapelji po progi in sproti komentiraj svojo vožnjo.
ENAKOMERNO hitrost je stalna
NEENAKOMERNO hitrost se spreminja (narašča/pada)
enakomerno premo gibanje
pospešeno premo gibanje
hitrost se ne spreminja smer se ne spreminja
hitrost se spreminja smer se ne spreminja
enakomerno krivo gibanje
pospešeno krivo gibanje
hitrost se ne spreminja smer se spreminja
hitrost se spreminja smer se spreminja
8
ZSD 9 UCB 2012 prenova STARA_Notranjost.indd 8
26. 09. 12 11:32
Povzetek Gibanje telesa opišemo, če v vsakem trenutku poznamo velikost hitrosti in smer gibanja. Glede na hitrost ločimo enakomerna in neenakomerna gibanja, glede na tir pa prema in kriva gibanja. Od lani poznamo enakomerno premo gibanje, letos pa bomo spoznali še enakomerno pospešeno premo gibanje.
Ponovi
a. co m
Kako se giblje dirkalnik?
1. Poišči lanski učbenik ali zvezek in ponovi vse v zvezi z enakomernim gibanjem. 2. Naštej nekaj primerov za vsako od gibanj, ki so prikazana v preglednici. 3. Kaj moramo vedeti, če želimo opisati gibanje? 4. Kaj je značilnost enakomernega premega gibanja?
Razmisli
Kakšno je bilo tvoje gibanje danes na poti v šolo?
ar n
Že na prvi pogled opazimo, da se hitrost dirkalnika med dirko ves čas spreminja. Takšno gibanje imenujemo neenakomerno gibanje in ga je težko natančno opisati. A če si vožnjo dirkalnika podrobneje ogledamo, opazimo, da posamezne daljše ravne dele steze (npr. ciljno ravnino) prevozi s stalno hitrostjo. Takšno gibanje, ki mu pravimo enakomerno premo gibanje (angl. uniform motion), smo spoznali že lani. Pri tej vrsti gibanja se ne spreminjata niti velikost hitrosti niti smer gibanja. Takšna je recimo enakomerna vožnja avtomobila po ravni cesti ali gibanje vesoljske sonde daleč od nebesnih teles. Če želimo izračunati spremembo lege telesa, ki se giblje enakomerno premo, zadošča, da poznamo njegovo hitrost.
! Enakomerno premo gibanje – velikost hitrosti in smer gibanja se ne spreminjata.
kn
jig
Voznik formule 1 ne vozi ves čas enakomerno, temveč zavira pred zavoji in pospešuje pri izhodu iz zavojev. Gibanju, pri katerem se hitrost spreminja, pravimo pospešeno gibanje. Pospešeno gibanje, pri katerem se velikost hitrosti zmanjšuje, običajno imenujemo pojemajoče gibanje. Pospešeno gibanje bomo znali opisati le, kadar se smer gibanja ne spreminja, velikost hitrosti pa enakomerno narašča ali pada s časom. Imenujemo ga enakomerno pospešeno premo gibanje (angl. uniformly accelerated motion) in ga bomo kmalu podrobneje spoznali. Če želimo izračunati spremembo lege telesa, ki se giblje enakomerno pospešeno, moramo poznati velikost hitrosti in vedeti, kako se ta spreminja s časom.
! Enakomerno pospešeno premo gibanje – smer gibanja se ne spreminja, velikost hitrosti pa enakomerno raste/pada s časom.
Do sedaj smo omenjali le gibanja, pri katerih se smer ne spreminja. A že iz prikaza steze vidimo, da dirkalnik razen na ravnih delih steze ves čas spreminja smer vožnje. Takšnemu gibanju pravimo krivo gibanje. Najlažje je opisati kriva gibanja, pri katerih se telo giblje po krivulji, ki jo poznamo iz matematike (npr. krožnica, parabola, elipsa ...).
! Krivo gibanje je vsako gibanje, pri katerem se spreminja smer gibanja. 9
ZSD 9 UCB 2012 prenova STARA_Notranjost.indd 9
26. 09. 12 11:32
1.1 Vrste in opis gibanja Ključne besede: • vztrajnost • 1. Newtonov zakon • sprememba gibanja • 2. Newtonov zakon
a. co m
»Steza je prosta, imate dovoljenje za vzlet.« Pilot je dodal plin in letalo je začelo pospeševati po vzletni km stezi. Hitrost vztrajno narašča ... 50 h ... 100 ... 150 ... km 200 ... 250 ... Pri hitrosti 275 h pilot dvigne nos letala in se odlepi od steze. Kdor je že letel z letalom, je ob vzletu gotovo »občutil« moč motorjev, ki nekaj deset km ton težko jekleno ptico pospešijo do 1000 h .
Ali je za gibanje potrebna sila?
ar n
Na podlagi vsakdanjih izkušenj bi marsikdo na zgornje vprašanje odgovoril pritrdilno. To ni nič nenavadnega, saj so ljudje dolgo verjeli, da mora za gibanje obstajati stalni »vzrok« oziroma sila. Konec koncev se voz res preneha gibati, če ga konj preneha vleči, kolo se ustavi, če prenehamo poganjati ... A pri tem so nevede upoštevali zaviralne sile, kot sta upor zraka in sila trenja, zaradi katerih prej ali slej zamre vsako gibanje. Šele Galilej je z miselnimi poskusi izločil vpliv zaviralnih sil. Poglejmo, kako je razmišljal.
? Kako daleč bi se premaknil plošček, če ne bi bilo zaviralnih
jig
sil?
kn
Na podlagi, nagnjeni navzdol, se kroglica začne gibati pospešeno. Čim manjši je nagib, tem manj se spreminja hitrost.
Na podlagi, nagnjeni navzgor, se kroglica giblje pojemajoče in se prej ali slej ustavi. Čim manjši je nagib, tem manj se spreminja hitrost.
Na vodoravni podlagi, ki je brez nagiba, se kroglica ne bi smela gibati niti pospešeno niti pojemajoče. Kroglica se mora torej ves čas gibati enakomerno.
Galilej je sklepal, da se kroglica na ravni podlagi v odsotnosti trenja in upora ne bi prenehala gibati, vse dokler je kakšna zunanja sila ne bi k temu prisilila. S tem je odkril vztrajnost – lastnost gibajočih se teles, da vztrajajo v enakem gibanju. Gibanje telesa se torej ne spreminja (telo ohranja hitrost in smer), če nanj ne deluje nobena sila oziroma je rezultanta enaka nič. To ugotovitev zajema 1. Newtonov zakon ali zakon vztrajnosti, ki smo ga spoznali že lani pri obravnavi ravnovesij.
! 1. Newtonov zakon: telo miruje ali se giblje enakomerno premo, če je rezultanta sil nanj enaka nič. 10
ZSD 9 UCB 2012 prenova STARA_Notranjost.indd 10
26. 09. 12 11:32
Povzetek Če sila oziroma rezultanta sil deluje v smeri gibanja, se telo giblje pospešeno premo, če deluje v nasprotni smeri pa pojemajoče premo. Sila ali rezultanta sil, ki deluje pravokotno na gibanje, spreminja le smer, ne pa tudi hitrosti gibanja. Če na telo ne deluje nobena sila oziroma je rezultanta enaka nič, telo miruje ali se giblje enakomerno premo.
Ponovi
Zakaj potem potrebujemo motorje?
a. co m
Ugotovili smo, da za enakomerno premo gibanje ni potrebna zunanja sila. Še več, zunanje sile sploh ne sme biti oziroma mora biti izravnana z drugo silo. Pri enakomernem gibanju torej letalski motorji skrbijo za potisno silo, ki izravna zaviralne sile. Kaj pa, če pilot doda ali odvzame plin? Že lani smo ugotovili, da sile povzročajo spremembe gibanja. Če je sil več, je rezultanta tista, ki spreminja gibanje. Pri tem se lahko spremeni hitrost telesa, smer gibanja ali pa oboje hkrati.
1. Kako se giblje telo, če nanj ne deluje nobena sila? 2. S svojimi besedami povej zakon vztrajnosti. 3. Kdaj bi se hitrost telesa povečevala in kdaj zmanjševala? 4. V kateri smeri mora delovati sila, da se bo spremenila le smer gibanja, ne pa tudi hitrost?
Razmisli
Kako bi se ti opredelil do »večnega gibanja«, preden si prebral besedilo na teh dveh straneh?
! Zunanja sila lahko spremeni hitrost in/ali smer gibanja telesa, na katerega deluje.
ar n
Rezultanta sil, ki deluje na telo v smeri gibanja, povzroči povečevanje hitrosti, rezultanta sil v nasprotni smeri pa zmanjševanje hitrosti. Če bo pilot dodal plin, bo rezultanta sil na letalo kazala v smeri gibanja in hitrost letala bo začela naraščati. Po drugi strani rezultanta sila, ki deluje pravokotno na smer gibanja, ne spreminja velikosti hitrosti gibanja, temveč le smer gibanja.
kn
pospešeno spešeno premo gibanje gi npr.r vzlet vesoljskega taksija
upor zraka
rezultanta v nasprotni smeri gibanja
rezultanta pravokotna vokotna na smer giban gibanja
pojemajoče premo gibanje npr. pristanek vesoljskega taksija
enakomerno krivo gibanje npr. kroženje vesoljskega taksija v orbiti
jig
rezultanta v smeri gibanja
potisna sila, orji ki jo ustvarjajo mot
? Kako se spremeni gibanje zaradi sile, ki deluje poševno v smeri gibanja?
Pri vseh vrstah gibanja, z izjemo enakomernega premega gibanja, se spreminja velikost hitrosti ali/in smer gibanja. Iz tega sklepamo, da so pri vseh teh vrstah gibanja udeležene sile, ki med seboj niso izravnane (njihova rezultanta ni enaka nič).
! Če je rezultanta zunanjih sil na telo različna od nič, se telesu spreminja velikost hitrosti in/ali smer gibanja. 11
ZSD 9 UCB 2012 prenova STARA_Notranjost.indd 11
26. 09. 12 11:32
1.2 Hitrost in pospešek Kakšna vožnja – kot bi šlo za življenje in ne zgolj za najboljši startni položaj. Vse skupaj je na meji možnega. Vožnja skoraj do začetka zavoja s polno hitrostjo, zaviranje v zadnjem hipu. Hitrost skoraj v trenutku pade in se začne takoj zatem spet hitro povečevati. Že na začetku ravnine spet vožnja s polnim plinom. Daleč najboljši čas in prvi startni položaj.
a. co m
Ključne besede: • trenutna hitrost • povprečna hitrost • graf v(t) • sprememba hitrosti • začetna hitrost • končna hitrost
Katera hitrost je prava?
Rešimo skupaj
Voznik, ki je osvojil najboljši startni položaj, je 5,55 km dolg kvalifikacijski krog prevozil v 1 minuti in 40,28 km sekunde. Pri tem je dosegel najvišjo hitrost 342 h . S kolikšno povprečno hitrostjo je vozil? s = 5,55 km t = 1 min 40,28 s = 100,28 s
km
v=?
ar n
v = 342 h
Dober startni položaj na dirki je velikokrat že pol zmage. Zato je zelo pomembno, da voznik s čim večjo hitrostjo odpelje kvalifikacijski krog. Voznik na merilniku hitrosti vidi hitrost v danem trenutku, a kako hitro je odpeljal celoten krog, na ta način ne bo izvedel. Hitrost, ki jo kaže merilnik, je namreč trenutna hitrost (angl. instantaneous speed), ki se pri vožnji dirkalnika ves čas spreminja. Da bi vedel, s kolikšno hitrostjo je odpeljal celoten kvalifikacijski krog ali celotno dirko, bi moral vedeti, kolikšna je njegova povprečna hitrost (angl. average speed). Povprečna hitrost pa ni aritmetična sredina trenutnih hitrosti, temveč jo izračunamo tako, da pot (npr. dolžino dirke) delimo s časom, v kateri jo je telo opravilo. To krajše zapišemo:
–v = s = 5,54 km = 5,54 km · 3600 s = 199 km t h 100,28 s 100,28 s 1h Voznik je prepeljal krog s povprečno hitrostjo km 199 h .
povp. hitrost =
jig
! Povprečna hitrost pove, kolikšno razdaljo prepotuje telo v daljšem času.
kn
Za hitrost uporabljamo dve različno veliki enoti: metre na sekundo ali kilometre na uro, odvisno od primera, ki ga opisujemo. Pogosto se zgodi, da moramo eno enoto pretvoriti v drugo. Pretvorna faktorja si lahko zapomnimo tudi na pamet, vendar je najbolj zanesljiv način pretvarjanja množenje z ulomki, ki so enaki 1 in vsebujejo dve različni enoti (npr. kilometre in metre). ·3,6 m
km h
s
m 1h km 1000 m 1 km h = 1 h · 1 km · 3600 s = 0,27 s
ali
s v– = t
Povprečno hitrost smo označili z dodatno prečno črto (v–), da jo ločimo od trenutne hitrosti, ki jo označujemo kar s črko v. Če poznamo povprečno hitrost, lahko ugotovimo tudi, kolikšno razdaljo smo prevozili v zadnji uri ali kdaj bomo predvidoma prispeli na cilj.
m Kako iz km h v s in nazaj?
1 km 3600 s m km 1 m s = 1 s · 1000 m · 1 h = 3,6 h
celotna pot čas
:3,6
v– = st
Ali res potrebujemo dve hitrosti? Pri enakomernem gibanju, kot je npr. let letala na veliki višini, se hitrost ne spreminja. Ker je trenutna hitrost v tem delu leta ves čas enaka, sta v tem delu leta enaki tudi povprečna in trenutna hitrost. To pomeni, da pri enakomernem gibanju ne potrebujemo obeh. Zato lani, ko smo imel opravka le z enakomernim gibanjem, sploh nismo posebej omenjali povprečne in trenutne hitrosti. Za opis gibanj, pri katerih se hitrost s časom spreminja, pa potrebujemo obe. Pri tem pa ju moramo jasno razlikovati.
12
ZSD 9 UCB 2012 prenova STARA_Notranjost.indd 12
26. 09. 12 11:32