2. Kolokvij iz fizike

SKUPINA A

Nova Gorica, 31.1.2001

1. Eden od možnih načinov za dvig ruske podmornice Kursk z dna Barentsovega morja do gladine je dvig z balonom, napolnjenim z zrakom. a) Najmanj kolikšen bi moral biti polmer takega balona, da bi podmornico lahko dvignili z morskih tal? Masa Kurska je 10000 ton, maso celotnega balona pa zanemari. Gostota slane vode je 1024 kg/m³. Tak balon bi ponesel podmornico do gladine. Da bi jo dvignili nad gladino, bi potisnili pod podmornico ogromen lesen splav v obliki plošče s stranicama 100 m x 100 m, balon pa bi odstranili. b)Kako debela bi morala biti taka plošča, da bi dvignila Kursk nad gladino, plošča pa bi ostala v celoti potopljena? Gostota lesa je 600 kg/m³. (Rešitev:a) r=13.3 m b) d=2.4 m)

2. V toplotno izolirano posodo natožimo 0.9 l vode s temperaturo 50°C. V vodo vržemo kos bakra s temperaturo 400°C, maso 4 kg in specifično toplotno kapaciteto 386 J/kgK in počakamo, da se temperaturi vode in bakra izenačita. a)Ali voda zavre? b)Če zavre, koliko vode izpari? Izparilna toplota vode je 2256 kJ/kg. (Rešitev: a) Voda zavre. b) m=0.12 kg)

3. Pri nekem toplotnem stroju je delovni plin helij. Helij je monoatomni plin (c_v =(3/2)R). V začetnem stanju je temperatura helija 20°C, prostornina 10 cm³ in tlak 2 bar. Stroj opravi krožno spremembo v treh korakih:

a) plin izohorno segrejemo na temperaturo 192°C;

b) nato ga adiabatno ohladimo na začetno temperaturo;

c) v zadnjem koraku ga izotermno stisnemo na začetno prostornino.

Nariši p(V) diagram! Kolikšna je sprememba notranje energije v enem ciklu? Koliko dela odda plin v enem ciklu? Koliko toplote prejme v enem ciklu? Kolikšen je izkoristek tega toplotnega stroja? R=8300 J/kmolK (Rešitev: DWn=0 J; A=0.37 J; Q_do =1.76 J; h=21%)

4. Oglišča pravokotnega trikotnika so točke: A(0 m,0 m), B(8.33 m,0 m), C(3 m,4 m). V oglišču A je postavljen točkasti naboj e₁=10 nC, v oglišču B točkasti naboj e₂ =10 nC in v oglišču C točkasti naboj e₃ = -25 nC. Izračunaj električno poljsko jakost v točki B! S kakšno silo delujeta prvi in tretji naboj skupaj na drugi naboj? Izračunaj električni potencial v točki T, ki razpolavlja daljšo kateto! Kolikšna je električna potencialna energija sistema teh treh nabojev? eo=8.85x10^-12 C²/Nm². (Rešitev: E = (-2.75 V/m,3.04 V/m); F = (-2.75x10^-8 N; 3.04x10^-8 N); Ut = -25.6 V; We = -6.8x10^-7 J)

DODATNA NALOGA:

Kolikšna je vzletna hitrost Airbusovega letala A300, če je masa polno obteženega letala 165 ton, površina kril pa 260 m²? Hitrost zraka po zgornji ploskvi krila je za 15% večja kot hitrost zraka po spodnji ploskvi krila. S kolikšno močjo delujejo letalski motorji pri največji hitrosti letala 1000 km/h, če je premer trupa 5.6 m, koeficient upora za trup je 0.4, upor kril in motorjev pa je 30% upora trupa letala? Gostota zraka je 1.2 kg/m³, viskoznost zraka pa 1.7x10^-5 kg/ms. (Rešitev: v = 181 m/s; P = 165 MW)