ФИЗИКА
Милан О. Распоповић
Татјана M. Бобић
Богдан Д. Пушара
ФИЗИКА
Рецензенти Др Бранислав
Уредник Татјана Бобић
Одговорни уредник Др Татјана Костић
РАСПОПОВИЋ, Милан, 1936Физика : уџбеник са збирком задатака и приручником
средњих медицинских школа : образовни профили медицинска сестра - техничар,
Богдан Д. Пушара ; [илустрације Игор Милентијевић, Зоран Пешкан, Борис Васиљевић]. - 3. изд. - Београд : Завод за уџбенике, 2024 (Београд : Службени гласник). - 255 стр. : илустр. ; 27 cm Тираж 1.000. - Речник најважнијих појмова: стр. 254-[256]. - Библиографија. ISBN 978-86-17-21039-5
1. Пушара, Богдан Д., 1948- 2. Бобић, Татјана, 1962COBISS.SR-ID 150265865
ПРЕДГОВОР
Пред вама је уџбеник за физику за први разред средње школе, подручје рада Здравство, фармација и социјална заштита (образовни профили медицинска сестра – техничар, фармацеутски техничар, козметички техничар, здравствени неговатељ, масер).
Уџбеник је написан у складу с одговарајућим актуелним наставним планом и програмом за физику.
Обрађено је шест тематских целина:
1. Увод у физику, 2. Кинематика, 3. Динамика, Садржај овог уџбеника
континуитет у настави био очуван и да би
4.
апарати у нуклеарној медицини, рендген, ултразвук, ласер, ултразвучни скенер, магнетна резонанца, ЕKG – мерење електричног импулса срца, ЕЕG – мерење електричног
http://www.cis.rit.edu/htbooks/nmr/inside.htm; http://wser.edu.rs/download/uploads/2223.pdf; http://www.gorannikolic.me/uploads/Radioloska_fizika_STEDENTI_TEKST.pdf.
Предговор
Уџбеник
1.
Предмет
Задатак
Методе
тела .................................53
Маса тела .............................................................................54
Импулс тела ........................................................................56
Њутнови закони механике ....................................................57
Закон инерције (Први Њутнов закон) .........................57
Закон о деловању силе (Други Њутнов закон)...........58
Закон акције и реакције (Трећи Њутнов закон) ........60
Гравитација ................................................................................61
Кеплерови закони..............................................................61 Њутнов закон гравитације ..............................................62
Гравитационо поље ...........................................................63
Јачина гравитационог поља ............................................64
Земљина тежа .....................................................................64
Тежина
..............................................30
Путања и пут ......................................................................31
Подела механичког кретања ...........................................33
Средња вредност брзине .................................................34
Тренутна брзина ................................................................35
Убрзање (тренутно убрзање) ..........................................36
Нормално (радијално) и тангенцијално убрзање .....37
Равномерно праволинијско кретање ............................38
Равномерно
брзине
Настајање силе мишића ...................................................75
Мерење радне способности мишића ............................76
преглед ...........................................................................78
Питања за утврђивање ........................................................ 81 4. КРУЖНО И РОТАЦИОНО КРЕТАЊЕ ..................... 83
Кружно кретање материјалне тачке ....................................84
Угаони померај и описани угао ......................................84
Угаона брзина .....................................................................85
Веза између линијске и угаоне брзине .........................86
Угаоно убрзање ..................................................................86
Нормално и тангенцијално убрзање ............................87
Веза тангенцијалног и угаоног убрзања ......................87
Равномерно кружно кретање .........................................88
Период и фреквенција......................................................88
Центрипетално (нормално) убрзање ...........................89
променљиво кружно
поља ....................................................159
Електромагнет....................................................................160
Магнетни флукс .................................................................161
Електромагнетна
организам и транспорт топлоте .....................121 Енергетски биланс топлотних машина
КРУЖНО
Решени задаци
5. ТЕРМОДИНАМИКА
6.
.....................................140
Услови настајања електричне струје.............................142
Једносмерна
Тако је настала метода проучавања огледом – експериментом Физички експеримент (оглед) представља проуча-
лабораторијама.
ФИЗИКА И ХЕМИЈА
Физика и хемија су по предмету, садржају, методима и средствима која се користе током проучавања две најсродније природне науке. Нису ретки случајеви (у шта смо имали прилике да се уверимо) да се исти објекти и појаве изучавају и у физици и у хемији. Они се на тај начин осветљавају с различитих страна, тако да се добија комплетнија слика о њима. То се
нпр. на молекулску и атомску структуру супстанце, топлотне појаве, провођење електричне струје у течностима и гасовима, на хемијску електролизу, на тумачење периодног система хемијских елемената
Сл.
оптика је сјајан
промена њене вредности
једне
историјски корен. Крајем XIII века почела је израда и примена наочара (Венеција). Први
термометар је конструисао и у својим огледима применио Г. Галилеј 1597. године. Касније се почео користити и у медицинске сврхе (мерење телесне температуре).
Почетком XVI века почела је примена оптичког микроскопа и то прво у физици (Г. Галилеј). Постепено је микроскоп
и у медицинска
уклањање младежа, масних ткива, разних флека с коже и слично (сл. 1.7б). Користи се и у стоматологији (сл. 1.7а).
Ултразвучна дијагностика
би се снимила унутрашњост
Ове фреквенције су превисоке да би их људско ухо могло чути. Део ултразвучних таласа, као и свих таласа, при наиласку
тразвучној дијагностици се
рефлексије или еха (одјека) звучних таласа. Ултразвучно снимање је посебно добро у откривању цисти, које су џепови течности у јетри, жлездама
Вектори се најчешће означавају латиничним словима са хоризонталном стрелицом изнад слова. На пример: υ (брзина), a (убрзање), F (сила) итд. Вредности (интензитети) вектора означавају се истим словима без стрелица, на пример: v (интензитет брзине), a (интензитет убрзања), F (интензитет силе) итд., или стављањем симбола одговарајућег
МНОЖЕЊЕ
САЖЕТ ПРЕГЛЕД
➢
Физика је природна наука која проучава
материје (механичко, топлотно, електромагнетно и друга), грађу материје и основна
својства материје (инертност тела, електрична, магнетна својства итд.).
➢ Физика је фундаментална (основна) наука. Њене методе истраживања, основни појмови, величине и закони користе се и у другим природним наукама.
Физика је експериментална, теоријска и примењена наука.
➢ Сазнања у физици су знатно унапредила услове човековог живота. Данашња
физика „рађа” сутрашњу
➢
(метар), маса (килограм), температура (келвин), јачина електричне
на супстанце (мол).
Помоћу основних величина и њихових мерних јединица
4.
7.
КИНЕМАТИКА
референтном
Сл.
2.7.
Ако се тело помери из тачке A у тачку B, па затим из B у A, тело ће се наћи у почетној тачки (положају), па је укупан померај једнак нули. Дакле: DD rr ABBA+= 0,
што је приказано на слици 2.8. Интензитет помераја изражава се такође у метрима.
ПОДЕЛА МЕХАНИЧКОГ КРЕТАЊА
Према облику путање, кретања могу да буду:
нијска.
Праволинијско кретање може да буде равномерно и неравномерно (променљиво). При
праволинијском равномерном кретању, тело за исте интервале времена прелази једнака растојања, а при праволинијском
променљивом кретању, за исте
интервале времена прелази различита растојања.
Кретања тела су најчешће неравномерна. Обично се крећу
неравномерно: сва превозна средства, санке, пројектили испаљени из оружја, сателити, Месец око Земље итд.
Мали је број примера равномерних праволинијских кретања, а најпознатије је кретање светлости у хомогеној средини (или вакууму), што показује
2.20. – Графикон брзине
Сл. 2.34. Графикон брзине
Сл. 2.35. Графикон
Сл. 2.39.
смисла).
САЖЕТ ПРЕГЛЕД
➢ Основни појмови и величине у кинематици којима се представљају
разне врсте механичког кретања су: тело (материјална тачка), референтни систем, путања, пут, померај, брзина и убрзање.
➢ Тело, чије се димензије, облик и структура могу занемарити у
тачка.
➢ За референтни систем се узима Декартов правоугли координатни
3.
4.
5.
6.
7.
ДИНАМИКА
ДИНАМИКА
Узајамна деловања тела могу да буду веома различита. Нека од њих упознали смо у
школи (гравитационо, електрично и магнетно деловање). Сада ћемо та сазнања проширити и употпунити. Прво ћемо разматрати узајамна деловања која
или:
2)
3)
4)
дефинитивно утврдио исправност Хелиоцентричног система.
КИНЕТИЧКА ЕНЕРГИЈА
(сл. 3.29).
С обзиром на грађу, повезаност са
контаркције, мишићи, се деле на глатке, срчане и скелетне (покретачке) мишиће.
Глатки мишићи налазе се у зидовима унутрашњих органа: једњака, желуца, црева, душника, мокраћне бешике, крвних судова, у одводним каналима жлезда. Глатки мишићи се налазе под контролом аутономног или вегетативног нервног система, што значи да функционишу без утицаја наше
како смо навели, и
се „подмазују” додирне површине у зглобу, тако да се
трења своди на мању вредност од коефицијента трења у вештачки произведеним
лежајевима (мањи је од 0,01). Коефицијент трења нпр. између металне плоче и леда је 0,03. Сматра се да је вредност коефицијента трења у зглобовима једна од најмањих вредности коефицијента трења уопште. У хрскавици се налазе „рупе” испуњене капима синовијалне течности, тако да
површине у
постају скоро идеално равне. При повећаном притиску у зглобу „мазивна” течност из рупа у хрскавици излази на њену површину
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16. Објасните Њутнов закон
17.
18.
19. Како се дефинише механички
20.
22.
КРУЖНО
КРЕТАЊЕ
дужина
равномерно праволинијско кретање (v = const).
пут: s = vt
равномерно убрзано праволинијско кретање (a = const).
интензитет брзине: v = v0+ at
пут: svtat =+ 0 12 2
интензитет
равномерно, кружно кретање (ω = const)
описани угао: θ = ωt
равномерно убрзано кружно кретање (α= const)
интензитет угаоне брзине: ω = ω0+ at
описани угао: θω α =+⋅ 0 12 2 tt
(сл. 4.19). Брзина ротације подешава се у зависности од врсте течности чије компоненте треба раздвојити током рада центрифуге. Центрифуга је машина која ротира убрзано. При томе, услед центрифугалне силе садржај се раздваја по густинама у узорцима који се налази у њеном простору за центрифугирање. Центрифуге раде на принципу седиментације, а интензивно се користе у лабораторијама, посебно медицинским. Центрифуге се обично користе у медицинским лабораторијама за проучавање различитих биохемикалија, као што су протеини, нуклеинске киселине и крв. Оне могу
4.
5.
6.
7.
8.
ТЕРМОДИНАМИКА
топлотне појаве са становишта
ОСНОВЕ МОЛЕКУЛСКО-КИНЕТИЧКЕ
ТЕМПЕРАТУРА И АПСОЛУТНА НУЛА
С појмом температура с макроскопског (феноменолошког) становишта упознали смо се у основној школи. Тада смо сазнали за различите врсте термометара којима се мери температура. Иако конструкција термометара може да буде различита, сви су засновани на појавама које су узроковане променом степена загрејаности, тј. температуре тела. Најчешће се користе термометри са живом и алкохолом, које смо детаљно
Навешћемо неке примере промене унутрашње
рачун рада, односно
Slika 2.11. Toplota spontano prelazi sa tela više na telo niþe temperature
Slika 2.12. Toplota ne moþe spontano da prelazi satela niþe na telo više temperature
Toplota spontano prelazi sa tela više na telo niþe temperature
Slika 2.12. Toplota ne moþe spontano da prelazi satela niþe na telo više temperature
Slika 2.11.
у контакт представљају
Људски организам енергију добија из хране коју даље
САЖЕТ ПРЕГЛЕД
➢
За проучавање тела (система) с огромним бројем честица (молекула, атома)
користе се два приступа: термодинамички (макроскопски) и молекулско-кинетички (микроскопски).
➢ Температура је сразмерна средњој кинетичкој енергији
молекула гаса:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
9.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
тела. С гледишта атомске структуре
наелектрисан траке су опуштене (сл. 6.8а).
V = J C .
Потенцијал електричног поља је енергијска карактеристика, јер повезује
врха шиљка од тла (сл. 6.15). Ако треба заштитити од грома неку већу зграду, на њу се поставља
више громобрана, а у
6.16.
6.17.
q = 216 C, t = 20 min = 1 200 s; I = ? Решење:
I = q t , I = = 0,18 A
(милиампер)
μА (микроампер).
Позитивне и негативне полове
струје треба повезати с одговарајућим прикључцима амперметра обележеним знацима + (плус) и – (минус).
Положај игле (казаљке) на скали одређује вредност електричне струје.
Амперметар
Пример
Сл. 6.26.
036912 U [V]
не или челичне
(сл. 6.39б). Магнетно поље (слично као и електрично поље)
Магнетно поље праволинијског проводника електричне струје може се једноставно приказати помоћу огледа (сл. 6.42).
Кроз хоризонталан картон провучен је вертикално
праволинијски проводник. Ако
кроз тај проводник пропустимо
електричну струју од неколи
ко ампера, а затим поспемо по
картону ситне гвоздене опиљ
ке, запазићемо да су се они по
картону
тога
и површине (сл. 6.52). Јединица за магнетни флукс је вебер и означава
Сл. 6.54.
година
физичар
поставио је себи обрнут задатак – да помоћу магнетног поља добије електричну струју или, како је то сам дефинисао: „претворити магнетизам у електрицитет”. После десетак година упорног експерименталног рада Фарадеј је у томе успео (1831).
Фарадеј је установио
се
кретању (приближавању или удаљавању)
сталног магнета у затвореном проводнику појављује електрична струја. Смер струје у затвореном
се добија од једносмерне струје. Пренос електричне енер
струји. Напон наизменичне
се
Електростимулација се користи и у
а)
б)
САЖЕТ ПРЕГЛЕД
➢ Област физике у којој се проучава међусобно деловање наелектрисаних тела (честица) у стању релативног мировања назива се електростатика
➢ Величина којом се квантитативно одређује наелектрисање (наелектрисаност)
струје мери се амперметром који се редно (серијски) укључује с елементима електричног кола: извором струје и потрошачем (решо, грејалица, електрични шпорет, електрични бојлер итд.).
➢ Електрична отпорност проводника сразмерна је његовој дужини, а обрнуто сразмерна површини попречног
проводник обухвати десном руком тако да палац показује
потребна је само природна средина.” Те мисли су потпуно сагласне са савременим схватањем глобалног бежичног телекомуникационог система.
сама чињеница да
Запажени су његови радови из електродинамике и
1. На које начине се може наелектрисати тело?
2. Шта се подразумева под елементарном количином наелектрисања?
3. Како се чврста тела деле у зависности од концентрације и покретљивости слободних електрона?
4. Којом величином се описује наелектрисаност тела?
5. Да ли у електрично неутралним телима има наелектрисаних честица?
6. Које информације се могу добити на основу слике линија сила?
7. Где се налази „извор”, а где увир („понор”) линија силе електричног поља?
8. Наведите основне карактеристике електричног поља.
9. Шта можемо
10. Како гласи Кулонов закон?
11. Шта знате о потенцијалу и напону
30.
31.
32.
35.
36.
37.
38. Наведите дефиницију наизменичне струје.
39. Које су предности наизменичне
40.
41.
42.
Никола Тесла (1856–1943)
У Смиљану близу Госпића, у породици свештеника
Српске православне цркве, 10. јула 1856. године родио се Никола Тесла, највећи српски проналазач, физичар и
инжењер светског гласа.
Проналазачки дар наследио је од мајке Ђуке, која је своју децу васпитавала
Михајло Пупин (1854–1935)
Михајло Пупин (1854–1935), српски физичар, инжењер електротехнике. Рођен у Идвору, у Банату, где је завршио основну школу, а средњу је учио у Панчеву и Прагу. Михајло Пупин је 1874. године отишао у Америку. Године 1879. уписао је Универзитет Колумбија у Њујорку. Магистарске студије је
ФИЗИКА КРОЗ ЗАДАТКЕ
формално и пасивно.
јачина
струје, јачина светлости, количина супстанције, густина; в) температура, маса, јачина светлости, јачина
2.
КИНЕМАТИКА
2.1.
2.4.
Решење
(t1=0,029s;t2=0,00033s)
m =0,5kg, F =50N; a =?
3.5. 3.6.
Подаци m =40kg,F =300N, m =0,1, a =?
Решење
F–F t = ma, где је F t = mN= mmg, па је: F– mmg=ma. Одатле је a Fmg m == m
3000198 N140kgm s 40kg ,,2 a ≈ 6,5 m s 2
3.9.
3.10.
3.11. 3.12.
Снага мотора аутомобила је 55KS. Колика је
брзином од 54 km h ?.
Подаци P= 55KS, s =100km; A=?
Решење
Пошто је 1KS=735W, P= 55 · 735W= 40 425 W.
Рад силе вуче мотора је: A= 269,5 MJ.
Подаци t1=2min, t2=1min.
(а) Ep1 3,68J; б) Ep2=7,60J)
() p = 10kg m s
(
КРУЖНО И РОТАЦИОНО
Одредите
Подаци
R= 150·106km,T= 365d,v=?
Решење
Решење
296,9 K.
? = Q
5.13.
(0,096
РЕШЕНИ ЗАДАЦИ
Како се назива јединица количине наелектрисања и колика je њена вредност у елементарним количинама нелектрисања (наелектрисање једног
електрона или протона)?
Одговор: Јединица количине наелектрисања je кулон (С): С = 6,22 1018е, где je е – елементарна количина наелектрисања e = 1,602 10–19 C.
Две металне куглице су наелектрисане једнаким (негативним) количинама наелектрисања од пo 10–16 С. Растојање између куглица je 1 cm. Одредите интензитет електричне
константа
6.19.
a) Ако је прекидач Р отворен, електрична струја кроз
I1 = I2 = ε R1 + R2 = 45 mA.
Ако је
I2 = ε R2 = 90 mA.
Проводна
изграђена. Подаци d = 1 mm, l = 4 m, R = 50 mΩ; ρ = ?
Решење
Снага
P = U I = 120 W.
Одредите
Подаци
P = 880 W, U = 220 V; I = ?
Решење Електрична
13,6 А током 9 h.
Подаци
U = 220 V, I = 13,6 A, t = 9 h = 32 400 s; A = ?
Решење
A = Pt = U I t= 26,9 kWh
Усисивач
Подаци A = 0,625
V = 50 l, P = 1,5 kW, τ = 0,5 h, t o = 10°C, c = 4200 J kgK , ρ = 1000 kg m 3 ; t = ?
В
Решење
же лифт је 50%. (око 3,3 дин.)
Електромотор
ПРИРУЧНИК
тарском траком. Оно представља пређени пут (s). Тај податак унесите у табелу.
Истовремено с пуштањем колица укључите хронометар (штоперицу) и измерите време кретања колица (t) док делује сила (F), односно док колица не ударе у граничник када се искључује
ПРИБОР
1. термометар
2. мешалица
3. стаклени суд и течност (обично вода)
4. ваздушна изолација
5. топлотно изолована облога
6. подметачи од плуте
7. подлога калориметра
УПУТСТВО
Основна карактеристика калориметра
ЛАБОРАТОРИЈСКА ВЕЖБА БР. 5
Зависност јачине електричне струје у проводнику (отпорнику, потрошачу) од електричног напона на његовим крајевима тачније ћемо испитати огледом приказаним на слици. На крајевима проводника (отпорника), на пример сијалице (сл. 1), између тачака А и Б равномерно се повећава напон од 0 до 12 волти, што се контролише (мери) волтметром (V). Промена електричне струје у колу (сијалици) чита се на амперметру (А). Мерни подаци потврђују да двоструком, троструком и сваком даљем повећању напона одговара двострука, трострука и даље вишеструка јачина струје.
ТОК РАДА
1. Повежите елементе електричног кола према приказаној шеми. Исправност
зивања проверава професор.
2. Краткотрајно укључите прекидач P и проверите исправност повезивања полова инструмената (амперметра и волтметра).
3. Измерите јачину електричне струје у колу амперметром (милиамперметром)
сваку
која се очитава на волтметру.
4. Измерене податке унесите у табелу.
(V)01,534,567,5910,512
5. Податке из табеле прикажите графички (сл. 3).
1. М. Распоповић, Физика за 1. разред гимназије, Завод за уџбенике, Београд, 2006.
2. Група аутора, Физика са збирком задатака и приручником за лабораторијске вежбе за 1. разред средње школе, Завод за уџбенике и наставна средства, Београд, 2005.
3. М. О. Распоповић, Ј. Шетрајчић, З. Распоповић, Физика за 2. разред гимназије природноматематичког смера, Завод за уџбенике и наставна средства, Београд, 2005.
4. М. Распоповић, Б. Цвeтковић, Г. Кековић, Физика – збирка задатака са лабораторијским вежбама за 1. разред гимназије, Завод за уџбенике и наставна средства, Београд, 2006.
5. М. Распоповић, Ј. Шетрајчић, З. Распоповић,
средства, Београд, 2005.
6. Наташа Чалуковић, Физика – збирка задатака
2003.
7. Д. Илић, М. Џомбасевић, Д. Лазић, С. Милојевић,
народне армије, Завод за издавање уџбеника, Београд, 1967.
8. Атлас физике, Грађевинска књига, Београд, 2007.
9. Б. Никић, Н. Чалуковић, За радозналог ђака физика је лака, Круг, Београд, 2005.
10. Р. Иванковић, Б. Бошковић, Физичари и мерне јединице, Истраживачки центар, ИЦНТ, Београд, 2006.
11. Andrew Robinson, Sto godina relativnosti, Školska knjiga, Zagreb, 2005.
12. М. Ждрале, АБЦ... физике – лексикон за све основне и средње школе, Бонарт, Београд, 2001.
13. I. Supek, Povijest fizike, Školska knjiga, Zagreb, 2004.
14. М. Распоповић, Т. Бобић, Физика за 1. разред четворогодишњих средњих стручних школа, Завод за уџбенике, Београд, 2012.
15. М. Распоповић, Т. Бобић, Физика – збирка задатака са приручником за лабораторијске вежбе за 1. разред четворогодишњих средњих стручних школа, Завод за уџбенике, Београд, 2008.
16. М. Распоповић, Т. Бобић, Физика за 2. разред четворогодишњих средњих стручних школа, Завод за уџбенике, Београд, 2009.
17. М. Распоповић, Т. Бобић, Физика – збирка задатака са приручником за лабораторијске вежбе за 2. разред четворогодишњих средњих стручних школа, Завод за уџбенике, Београд, 2009.
18. С. Станковић, Физика људског организма, Универзитет
20.
Апсолутна
Електрично поље – око наелектрисаног тела постоји електрично поље, којим оно делује на друга наелектрисана тела.
Електрична струја – усмерено кретање наелектрисаних честица (електрона, јона и др.)
кроз проводник под утицајем електричног
поља.
Електрични напон – разлика потенцијала у почетној и крајњој тачки путање наелектрисаног
К
Кинетичка енергија – полупроизвод масе тела и квадрата његове брзине.
Круто тело – тело које при кретању не мења облик, чији сви делићи током кретања остају у истим међусобним положајима.
Количина топлоте – квантитативна мера промене унутрашње енергије тела при топлотној размени.
Коефицијент корисног дејства – параметар који карактерише енергетски биланс рада
топлотне машине.
Kоличина наелектрисања – квантитативна мера за наелектрисање
које привлачи гвоздене предмете или делује на проводник кроз који протиче једносмерна струја. Магнетни полови – места
Линије силе магнетног поља праволинијског струјног проводника – концентричне
М
Материјална
– тело чије се димензије, облик и структура могу занемарити у датим
условима.
Маса тела – мера инертности тела.
Момент инерције тела – мера инертности тела при ротационом кретању.
Путања (трајекторија) – линија коју тело описује током
Средња
Средње угаоно убрзање – количник промене угаоне брзине и временског интервала током којег се та промена десила. Т
Тренутна брзина – брзина тела у датој тачки путање у одређеном тренутку.
Тежина тела – сила којом тело делује на хоризонталну подлогу или истеже металну опругу, затеже конац о који је тело обешено, услед деловања Земљине теже.
Температура
