FIZIKA

0%

 / 

 20  


Ovdje je prikazano strujanje zraka iznad krova kuće dok puše vjetar. Nailaskom na krov dolazi do izobličenja strujnica zraka, te one iznad krova postaju gušće. Zgušnjavanje strujnica znači povećavanje brzine strujanja, a time i smanjenje statičkog pritiska, prema Bernulijevoj jednačini. Pritisak mirujućeg zraka u potkrovlju kuće se ne mijenja i dok puše vjetar veći je od pritiska zraka koji struji iznad krova. Zbog toga na unutrašnju stranu krova djeluje sila koja nastoji podići krov. Ovu silu zovemo dinamički uzgon. Ako je vjetar dovoljno jak, dinamički uzgon može biti tako velik da podigne krov nakon čega ga vjetar odnese.

Primjenu Bernulijeve jednačine možemo vidjeti i kod Venturijeve cijevi (po italijanskom fizičaru Giovanniju Battisti Venturiju). Pomoću Venturijeve cijevi određujemo brzinu strujanja fluida primjenom jednačine kontinuiteta i Bernulijeve jednačine. Iz poznavanja razlike pritiska u mirnom fluidu i fluidu koji struji može se izračunati brzina strujanja, odnosno brzina objekta koji je to strujanje izazvao. Na tom se principu temelji Venturijeva cijev. Venturijeva cijev je našla primjenu kod određivanja brzine aviona i mjerenja u zračnim tunelima. Napominjemo da ovdje nećemo izvoditi detaljnu analizu ovog postupka...

Površinski napon

Ako stavimo kapljicu vode na staklenu ploču, voda će se razliti. Kažemo pri tome da voda kvasi staklo. Međutim, stavimo li kapljicu žive na istu površinu, ona zauzme sferni oblik. Ovdje kažemo da živa ne kvasi staklo. Isto tako se nivo vode podiže na krajevima staklene posude, dok se nivo žive spušta.

Opisane pojave su uzrokovane međudjelovanjem molekula tečnosti ili molekula tečnosti sa molekulima zida posude.
Privlačno međudjelovanje molekula jedne supstance zove se koheziono međudjelovanje, a privlačno međudjelovanje molekula različitih supstanci zove se adheziono međudjelovanje.

Na ovoj slici vidimo da vodu podiže sila adhezije, jer je ona veća nego sila kohezije između molekula vode; u tom slučaju tečnost kvasi zidove. Kod slike sa živom, sile kohezije su veće nego sile adhezije između molekula žive i posude, tako da su usmjerene prema unutrašnjosti tečnosti i živa ne kvasi zidove. Ova zakrivljena površina se zove meniskus.

Inače, površina tečnosti se ponaša kao zategnuta opna. Zbog toga npr. insekti mogu hodati po površini vode. Ako na primjer posmatramo molekul A u unutrašnjosti tečnosti, rezultujuća sila na molekul je jednaka nuli jer ga sa svih strana podjednako privlače svi molekuli, dok kod molekula B na površini tečnosti rezultujuća sila nije jednaka nuli i usmjerena je ka unutrašnjosti tečnosti, jer je iznad zrak. Ta sila teži da uvuče molekule sa površine tečnosti u njezinu unutrašnjost, odnosno tečnost teži da umanji svoju slobodnu površinu, te se skuplja poput zategnute opne. Ova pojava se naziva površinska napetost ili površinski napon. Da bi se slobodna površina tečnosti povećala, potrebno je izvršiti rad. Rad izvršen da bi se površina tečnosti povećala za jediničnu vrijednost naziva se koeficijent površinskog napona, α = A/S.

Koeficijent površinskog napona zavisi od vrste tečnosti, odnosno jačine međumolekularnih sila. Na primjer, živa ima veći koeficijent površinskog napona od vode, a voda od alkohola. Ova činjenica upravo govori o jačini međumolekularnih sila. Primjese u tečnostima smanjuju površinski napon, sapunica tj. deterdžent smanjuje površinski napon što omogućava lakše pranje. Takođe se površinski napon smanjuje zagrijavanjem tečnosti.   Površinski napon se vidno ispoljava u tzv. kapilarima. Kapilare su uske cjevčice čiji je unutrašnji prečnik manji od 1mm. U njima se tečnost podiže ili spušta protivno zakonu spojenih posuda. Ako npr. stavimo staklenu kapilaru u vodu, voda se podiže; ako stavimo kapilaru u živu, ona se spušta. Vodu u kapilari podiže sila adhezije. Voda (vlaga) se npr. penje uz zidove kuće ako nije dobra izolacija, tečni sokovi iz korijena biljke penju se do vrha visokih biljki i sl.
Visina podizanja tečnosti u kapilari proporcionalna je koeficijentu površinskog napona, a obrnuto proporcionalna poluprečniku kapilare. Tako se, dakle, voda u užim kapilarama penje na veću visinu h, h ~ α/r.

Oscilacije i talasi

Kretanje kod kojeg se tijelo periodično kreće po nekoj putanji naizmjenično u oba smjera nazivamo osciliranje. Tako npr. imamo slučaj klipa benzinskog motora koji se kreće s jednog kraja cilindra na drugi, klatno zidnog sata ili tijelo koje je pričvršćeno na oprugu prilikom rastezanja i puštanja opruge oscilira od položaja A do položaja B. Dakle, ova kretanja su periodična; vrijeme poslije kojeg se kretanje ponovi, odnosno vrijeme trajanja jedne oscilacije nazivamo period (T).
Oscilatorno kretanje nastaje zato što tijelo nastoji da zauzme položaj stabilne ravnoteže.

Broj oscilacija tijela u jednoj sekundi je frekvencija (f), f = 1/T. Jedinica za frekvenciju je Hz, Hertz.   Udaljenost tijela od ravnotežnog položaja je elongacija, a najveća udaljenost tijela od ravnotežnog položaja je amplituda. U našem primjeru to su udaljenosti OA i OB.
Kod svih oscilacija može se uočiti da se javlja sila koja je orijentirana prema ravnotežnom položaju i vraća tijelo u ravnotežan položaj. U ravnotežnom položaju je ova sila jednaka nuli. Kada je veličina ove sile proporcionalna udaljenosti od ravnotežnog položaja x, F = -k·x, onda imamo harmonijsko osciliranje. Predznak "-" govori da je sila usmjerena ka ravnotežnom položaju, a elongaciju mjerimo od ravnotežnog položaja.

Ako na tijelo koje harmonijski oscilira postavimo pisaljku, flomaster ili kist, možemo dobiti grafički prikaz promjene elongacije, i to na papiru koji miruje i na papiru koji jednoliko pomičemo, što prikazuje gornja desna slika. Ako se amplituda u toku vremena ne mijenja onda su oscilacije neprigušene, a ako se amplituda u toku vremena smanjuje, dobivamo prigušene ili amortizovane oscilacije.

Klatno

Ako okačeno tijelo koje se nalazi u stabilnoj ravnoteži izvedemo iz ravnotežnog položaja i onda pustimo, tijelo će se klatiti, odnosno oscilirati. Tijelo koje oscilira usljed sile teže nazivamo klatno. Pretpostavimo li da konac nema težinu i da je tijelo materijalna tačka onda se takvo klatno naziva matematičko klatno.

Sila koja vraća kuglicu klatna u ravnotežan položaj je komponenta sile teže. Period oscilovanja matematičkog klatna zavisi od njegove dužine l i ubrzanja sile teže g, a ne zavisi od mase klatna i amplitude oscilovanja.

Klatno se upotrebljava za mjerenje vremena jer svojim pravilnim osciliranjem omogućava ravnomjerno kretanje satnog mehanizma. Istaknimo ovdje da za mjerenje vremena više se koristi sat sa oprugom koja takođe pravilno oscilira.

« Previous Next »