Gimnazijalci, prvi razred: Fizika pod haubom

Fizika pod haubom: merimo konjsku snagu autića

Šta je konjska snaga?

Konjska snaga (KS) je jedinica za merenje snage, odnosno brzine kojom se obavlja rad. Snaga nam govori koliko brzo neka mašina, motor ili sila može da obavi određeni posao — podigne teret, pomeri predmet ili savlada otpor.

Pojam konjske snage potiče iz 18. veka, kada je inženjer Džejms Vat želeo da uporedi efikasnost parnih mašina sa snagom pravog konja, koji je tada bio glavno sredstvo rada u industriji i poljoprivredi. Tako je nastao praktičan način da ljudi lakše razumeju koliko je neka mašina “snažna”.

Kako se definiše?

Jedna konjska snaga definiše se kao:

1 KS = 745,7 vati

To znači da mašina od 1 KS može da obavi isti rad kao kada bi se 745,7 džula energije oslobađalo svake sekunde.

Jedinica konjska snaga nekada se mnogo češće koristila u svakodnevnom merenju snage različitih mašina, dok se danas pre svega koristi za označavanje snage motora automobila.

Zašto je ovo važno u nastavi fizike?

Kroz ovaj projekat merićete snagu malog motora i porediti je sa konjskom snagom, i na taj način raumećete:

• razlike između snage i energije,
• kako se merenja iz realnog sveta pretvaraju u fizičke veličine,
• kako se iste veličine koriste za procenu performansi različitih vozila i uređaja.

Eksperimentalna procedura

Ovaj projekat prati naučnu metodu. Pre početka prouči sledeće korake.

1. Nacrtaj startnu liniju na jednom kraju daske. Postavi autić tako da zadnji točkovi skoro dodiruju kraj daske i povuci liniju ispred prednjih točkova automobila (Slika 1). Svaki put počinješ eksperiment iz istog položaja.

                                     

Slika 1.

2. Napravi tabelu podataka kao u Tabeli . Ovo su početni podaci koje beležiš, a
   kasnije ćeš dodati još kolona za izračunate vrednosti.

3. Izmeri masu automobila (kuhinjskom vagom), poluprečnik točkova i dužinu daske od startne linije do kraja i unesi ih u tabelu. Ove vrednosti ostaju iste u svakom ponavljanju.

Slika 2.

4. Podigni jedan kraj daske – na primer debelom knjigom ili drvenim blokom (Slika 2).

5. Izmeri visinsku razliku između startne linije i gornjeg kraja daske i unesi u tabelu. Ova visina će se menjati kako povećavaš nagib daske.

6. Pripremi štopericu i pomoćnika. Jedna osoba startuje štopericu, druga autić.

   a) Uključi autić i drži ga iznad daske na startnoj liniji.

   b) Spusti ga i odmah pokreni štopericu.

   c) Zaustavi vreme kada prednji točkovi stignu na vrh daske.

   d) Isključi autić.

   e) Zapiši vreme u tabelu.

7. Ponovi postupak još dva puta na istoj visini (ukupno tri merenja).

8. Povećaj nagib daske i ponovi tri merenja.

9. Nastavi da povećavaš nagib dok autić više ne može da se kreće uzbrdo.

10. Dodaj kolone u tabelu za brzinu, snagu i obrtni moment i izračunaj vrednosti po sledećim formulama:

    - brzina (m/s) = put / vreme

    - snaga (W) = masa × 9.81 × visina / vreme

    - obrtni moment (moment sile) (Nm) = snaga × poluprečnik / brzina

Istraži kako se označavaju navedene veličine i predstavi svaki od navedenih izraza formulom.

11. Analiziraj podatke i napravi grafikone:

    - brzina u odnosu na visinu daske

    - obrtni moment u odnosu na brzinu

    - snaga u odnosu na brzinu

Komentariši dobijenu zavisnost.

12. Dodaj kolonu za konjske snage i izračunaj: - konjska snaga = snaga (W) / 745.7

Br. merenja	Masa (kg)	Poluprečnik točka (m)	Put (m)	Visina (m)
1
2
3

 

 

Odgovori na postavljena pitanja

Kako se povećanjem nagiba daske menja potrebna snaga igračke automobila? Pokušaj ovo porediti sa realnom situacijom — koliko više energije potroši automobil na brdu u odnosu na ravnicu? Koji bi ekološki efekti bili ako se gradska vožnja smanji u korist šetnje i biciklizma?

Da li povećanje snage automobila uvek znači i bolju vožnju? Analiziraj prednosti i mane moćnih automobila iz perspektive životne sredine i javnog zdravlja. Navedi barem tri razloga zašto je važno birati energetski efikasnija sredstva prevoza.

Predloži dve mere koje bi doprinele održivijem saobraćaju.

Ako povećavaš visinu na koju se podiže autić, kako se menja obrtni moment? Ako autić ima točkiće sa manjim poluprečnikom obrtni moment pri istoj snazi će biti manji. Objasni zašto je to tako i kako bi promena poluprečnika uticala na kretanje autića.

Objasni svoj odgovor koristeći formule za snagu i obrtni moment.

 

 

---

Radove poslati do 14. decembra na mejl adresu

hajdukovicgordana.nsad@s-markovic.edu.rs

 

Želim ti uspešan rad  kao i da u njemu uživaš!