Državna Matura Physics common mistakes
Državna Matura Physics · Understand the traps and how to avoid them.
Kod zbrajanja brzina (čamac na rijeci, zrakoplov s bočnim vjetrom) zbraja iznose brzina kao skalarne veličine i napiše 5 m/s + 3 m/s = 8 m/s, iako su vektori okomiti, pa je rezultat 5,83 m/s.
Srednjoškolska navika računanja s brojevima bez skice; vektorski zapis se preskače jer se zadatak čini 'očitim', a smjer rezultante nikad se ne odredi.
What to do instead
Prije računa nacrtaj vektorski trokut, postavi osi (x uz rijeku, y poprijeko) i raspiši komponente s predznacima; rezultat provjeri Pitagorom i graničnim slučajevima (kut 0° daje zbroj iznosa, kut 90° daje sqrt(v1²+v2²)).
U dijagram sila za kružno gibanje ucrtava centripetalnu silu kao zasebnu strelicu uz težinu i normalnu silu, pa dobije jednadžbu poput Fc = mg + N + Fcf i dvostruko precijeni potrebnu silu.
Naziv 'centripetalna sila' zvuči kao vrsta sile, a ne kao naziv za rezultantu radijalnih komponenti stvarnih sila.
What to do instead
Piši ΣF_radijalno = mv²/r, pri čemu su na lijevoj strani samo stvarne sile (težina, napetost, trenje, normalna komponenta); centripetalna sila nikad se ne crta kao zasebna sila, nego se označi da rezultanta pokazuje u središte.
Na tjemenu kosog hica postavi ukupnu brzinu na nulu (v = 0) i odatle računa visinu, ili primijeni jednadžbe vertikalnog hica na horizontalnu komponentu gibanja.
Brkaju uvjet vy = 0 s uvjetom v = 0; horizontalno i vertikalno gibanje promatraju kao jedno umjesto kao dva neovisna gibanja.
What to do instead
Razdvoji gibanje: x je jednoliko (vx = v0cosα = konst.), y je jednoliko ubrzano (vy = v0sinα − gt). U tjeme stavi samo vy = 0, iz toga dobij t, a domet računaj iz x-smjera; provjeri da v = sqrt(vx²+vy²) u tjemenu nije nula.
U plinske zakone i u ΔU = (3/2)nRΔT uvrsti temperaturu u °C (npr. 27 °C) umjesto u kelvinima, pa dobije tlak ili energiju manju za više od reda veličine.
U svakodnevnom životu temperatura je u °C, a formula izgleda jednako bez obzira na jedinicu; jedinica se ne prati kroz račun.
What to do instead
Prije uvrštavanja prepiši sve temperature u kelvine (T = t + 273,15). Za razliku temperatura provjeri da ΔT u kelvinima ima istu brojčanu vrijednost kao ΔT u °C, pa je tamo °C dopušten, ali samo tamo.
Prvi zakon termodinamike primijeni kao Q = ΔU + W bez zapisanog dogovora o predznaku, pa u adijabatskom procesu (Q = 0) dobije porast unutarnje energije pri ekspanziji; ili stupanj djelovanja izračuna kao W/Q_odvedeno.
Isti izraz u udžbenicima ima dva dogovora (rad plina ili rad na plinu), a kod toplinskog stroja ne razlikuje toplinu dovedenu od topline odvedene.
What to do instead
Na početku zadatka zapiši dogovor (Q > 0 = toplina dovedena plinu, W > 0 = rad koji plin izvrši) i skiciraj p–V dijagram s putanjom. Stupanj djelovanja računaj kao η = W/Q_dov i provjeri da je manji od Carnotove granice 1 − T_h/T_c.
Izračuna struju iz ε/(R + r), a zatim kao napon na trošilu uvrsti ε umjesto U = ε − Ir; ili zbroji otpore koji su spojeni paralelno jer su 'na istom vodu'.
Serijski i paralelni spoj pamte se napamet, a nadomjesna shema se ne crta; unutarnji otpor se ignorira jer je 'mali', iako mijenja napon na trošilu.
What to do instead
Nacrtaj nadomjesnu shemu s označenim ε, r i svakim R, prvo izračunaj ukupni otpor, zatim struju, pa napon na svakom elementu preko U = IR. Na kraju provjeri bilancom snaga εI = I²(R + r).
Zbroji iznose električnih polja dvaju naboja kao skalarne brojeve (E = E1 + E2) u točki gdje su polja okomita; ili u Coulombov zakon uvrsti udaljenost u centimetrima, a konstantu k u SI jedinicama, pa dobije silu 10⁴ puta veću.
Formula E = kQ/r² daje samo iznos, a smjer se preskače; centimetri i mikroculoni 'izgledaju' kao SI jer se u zadatku ne ističu jedinice.
What to do instead
Uvijek prvo pretvori sve u SI (cm → m, μC → 10⁻⁶ C), skiciraj vektore polja s vrhovima u promatranoj točki i zbroji komponente po osima. Za potencijal zbrajaj algebarski, s predznakom naboja, jer je potencijal skalar.
U zadatku s titranjem uvrsti f = 2 Hz izravno u izraz sin(ωt) ili u formulu za period njihala stavi ω umjesto f; kut u sinusu računa u stupnjevima.
Oznake ω i f izgledaju zamjenjivo, a formula T = 2π√(l/g) skriva ω = sqrt(g/l), pa se odnos ω = 2πf nikad eksplicitno ne napiše.
What to do instead
Prvo napiši ω = 2πf = 2π/T i provjeri jedinicu (rad/s). Argument sin ili cos mora biti bez dimenzije, pa kut u radijanima; na kraju provjeri da je period u sekundama i da se pri većoj duljini njihala period povećava.
U jednadžbu leće ili zrcala uvrsti sve udaljenosti kao pozitivne, dobije negativan ili besmislen rezultat i proglasi sliku realnom; kod prelaska svjetlosti u gušće sredstvo promijeni i frekvenciju.
Nedostaje dogovor o predznaku i razlikovanje realne od virtualne slike; frekvencija se intuitivno 'poveća' s indeksom loma jer raste i brzina u brojniku.
What to do instead
Uzmi jedan dogovor (predmet i realna slika pozitivni, virtualna negativna) i zapiši ga na papir prije uvrštavanja; rezultat provjeri konstrukcijom zrake. Zapamti da se pri refrakciji mijenjaju brzina i valna duljina, a frekvencija ostaje ista jer je određena izvorom.
U fotoelektričnom efektu napiše Ek = hf umjesto Ek = hf − W, ili energiju izračuna u eV pa je uvrsti u formulu s h u J·s; kod nuklearnog raspada ne uravnoteži maseni broj A i naboj Z.
Energija fotona poistovjećuje se s kinetičkom energijom elektrona, a eV i J se miješaju jer su obje jedinice energije i često se pišu bez pretvorbe.
What to do instead
Napiši bilančnu jednadžbu hf = W + Ek i provjeri granični slučaj Ek = 0 pri graničnoj frekvenciji. Sve pretvori u joule (1 eV = 1,6·10⁻¹⁹ J) ili sve u eV, nikad miješano; kod raspada zbroji nukleone i naboje s obje strane jednadžbe prije računa energije.