SZYBKA POWTÓRKA Z FIZYKI

Transkrypt

1 SZYBKA POWTÓRKA Z FIZYKI cz. II Materiał pomocniczy w przygotowaniu uczniów klas III Gimnazjum nr 4 w Tarnowie do egzaminu gimnazjalnego Rok szkolny 2016/2017 Przygotowała: Krystyna Żrałka nauczyciel fizyki Tarnów, grudzień

2 Klasa II ZAKRES PROGRAMOWY 5. Siły w przyrodzie 5.1.Rodzaje i skutki oddziaływań Przypomnienie Wszystkie oddziaływania są wzajemne. Jeśli jedno ciało działa na drugie, to drugie ciało oddziałuje na pierwsze. Oddziaływania ciał: a) wymagające bezpośredniego kontaktu ciał (mechaniczne) b) oddziaływania na odległość (grawitacyjne, elektrostatyczne, magnetyczne i elektromagnetyczne). Oddziaływanie ciał na siebie poznajemy po ich skutkach a)statyczne (odkształcenie ciała) b)dynamiczne (zmiana prędkości: jej wartości, kierunku lub zwrotu). Prędkość ciała może ulec zmianie tylko na skutek działania innego ciała lub skutek działania siły pochodzącej od innego ciała. Skutki działania siły Skutki działania siły Pod wpływem siły ciało może przyspieszyć. Pod wpływem siły ciało może zwolnić. Skutki działania siły Skutki działania siły Pod wpływem siły ciało może zmienić kierunek ruchu. Pod wpływem siły ciało może się odkształcić. 2

3 Skutki działania siły: 1. Dynamiczne Pod wpływem siły ciało może przyspieszyć. Pod wpływem siły ciało może zwolnić. Pod wpływem siły ciało może zmienić kierunek ruchu. 2. Statyczne Pod wpływem siły ciało może się odkształcić. 1.Oddziaływanie wzajemne magnesu i szpilki jest oddziaływaniem. 2.Oddziaływanie wzajemne Ziemi i Słońca jest oddziaływaniem 3. Piotr jadąc na rowerze, zderzył się ze stojącym na ulicy samochodem. Poniższe rysunki przedstawiają dwie sytuacje: przed zderzeniem i kilka minut po zderzeniu. Porównując oba rysunki uzupełnij poniższe zdania: Wynikiem wzajemnego oddziaływania ciał: samochodu i Piotra są skutki; a) statyczne:.. b) dynamiczne:. 4. Podaj kierunek i zwrot siły, którą palec działa na klocek. 5. O siłach F 1 i F 2 działających na ciało A (rys) można powiedzieć, że mają: 3

4 a) ten sani kierunek i zwrot lecz różne wartości b) ten sam kierunek przeciwny zwrot różne wartości c) ten sam kierunek, zwrot i wartość d) różne kierunki, zwroty i wartości. 6. Podaj kierunek i zwrot siły, która nić działa na klocek. 7.Samochód B ciągnie na linie zepsuty samochód A. Lina działa na samochód A siłą o wartości 300N. Narysuj te siłę. 8.O siłach F 1 i F 2 działających na ciało A (rys) można powiedzieć, że mają: a) ten sam kierunek i zwrot lecz różne wartości b) ten sam kierunek, przeciwny zwrot i różne wartości c) ten sam kierunek zwrot i wartość d) różne kierunki, zwroty i wartości. 5.2.Wypadkowa sił działających na ciało. Siły równoważące się Przypomnienie Jeżeli dwie działające na ciało siły leżą na jednej prostej, mają jednakowe wartości i przeciwne zwroty, to równoważą się wzajemnie. Siła wypadkowa zastępuje działanie sił. Wypadkowa dwóch sił działających wzdłuż tej samej prostej i mających zgodne zwroty ma wartość równą sumie wartości sił składowych, kierunek zgodny z kierunkiem tych sił, a zwrot zgodny ze zwrotem sił składowych. Wypadkowa dwóch sił działających wzdłuż tej samej prostej i mających przeciwne zwroty ma wartość równą różnicy wartości sił składowych (od wartości większej odejmujemy mniejszą wartość), kierunek zgodny z kierunkiem tych sił, a zwrot zgodny ze zwrotem siły o większej wartości. 4

5 1.Podaj wartość siły wypadkowej, którą człowiek działa na wózek. 2. Podaj wartość wypadkowej siły działającej na osła. 3.Na ciało wzdłuż jednej prostej działają siły o wartościach 3N, 4N i 5N. Która z niżej wymienionych wartości sił nie może być ich wypadkową? a) 2N b) 4N c) 6N 5

6 d) 8N e) 12N 4.Na ciało wzdłuż jednej prostej działają trzy siły o wartościach :F 1 =20N, F 2 =40N i F 3 =70N. Ile może być równoważących tych sił i jakie będą ich wartości? 5.Wypadkowa dwóch sil skierowanych wzdłuż prostej w przeciwne strony, jedna jest równa 100N. Większa z sił składowych ma wartość 350N.Oblicz wartość mniejszej siły składowej. 6. Siła, która zastępuje działanie kilku sił nazywa się: a) składowa b) wypadkowa c) równoważąca d) grawitacji. 7.O sile równoważącej i wypadkowej można powiedzieć, że: a) są równe co do wartości mają jednakowy kierunek, a zwrot przeciwny b) są równe co do wartości, mają jednakowy kierunek i zwrot c) są równe co do wartości lecz kierunek i zwrot przeciwny d) mają różne wartości i zwroty, a kierunek taki sam 8.Która z sił działających na ciało A (rys) jest siłą grawitacji: a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 9. Który z rysunków poprawnie ilustruje równoważenie się sił: 10. Jaka jest wartość wypadkowej sił działających na kulkę K? a) 10N b) 20N c) 30N d) 40N 6

7 11. Na każde z trzech ciał będących w spoczynku podziałały równocześnie siły o jednakowych wartościach (jak na rysunku). W wyniku tego w spoczynku nadal: a) jest ciało 1 b) jest ciało 2 c) są ciała 1 i 2 d) są wszystkie trzy ciała. 5.3.Pierwsza zasada dynamiki Newtona Przypomnienie Pierwsza zasada dynamiki: Jeżeli na ciało nie działają żadne siły lub gdy działające siły wzajemnie się równoważą, to ciało to porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym lub pozostaje w spoczynku. Jeżeli na ciało działają siły o kierunku poziomym i pionowym, ich równoważenie się rozpatrujemy oddzielnie. Bezwładność (inercja) zjawisko zachowania przez ciało prędkości, gdy nie działają na nie żadne siły lub gdy działające siły wzajemnie się równoważą. Zmiana kierunku prędkości ciała (objawiającą się zakrzywieniem teru) wymaga działania siły. Co dzieje się z ciałem, jeśli działające nań siły się równoważą? Pierwsza możliwość: pozostaje w spoczynku Ciało wprawione w ruch zatrzymuje się w końcu A teraz o innej możliwości A co by było, gdyby sił nie było?! Nie jest łatwo wprawić coś w ruch Nie jest łatwo zatrzymać coś rozpędzonego Nie jest łatwo zmienić kierunek ruchu ciała Bezwładność!!! 7

8 I zasada dynamiki Jeżeli na ciało nie działają siły zewnętrzne, lub działające siły równoważą się, to ciało pozostaje w spoczynku, lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym. 1.Gdy statek zostanie załadowany, na przykład węglem, to jego bezwładność: a) nie ulegnie zmianie b) zwiększy się c) zmniejszy się d) zależny od szerokości geograficznej, w której się znajduje 2.Im większa jest bezwładność ciała, tym; a) łatwiej go zatrzymać (zahamować) b) łatwiej zwiększyć jego prędkość c) łatwiej zmienić kierunek jego ruchu d)trudniej go zatrzymać (zahamować) 3.Samochód o masie 1000 kg jedzie ruchem jednostajnym prostoliniowym. Siła ciągu silnika wynosi 1000N. Nazwij i określ wartości pozostałych sił działających na ten samochód. a) N b) N c) 8 000N d) N 4.Drewniany klocek ciągniemy za pomocą siłomierza po poziomym stole, w prawo, ruchem jednostajnym prostoliniowym. Siłomierz wskazuje siłę 2,3 N. Określ kierunek, zwrot ( przedstaw ją graficznie na rysunku).ile wynosi wartość siły tarcia klocka o stół? a) 2,3 N b) 2,5 N c) 1,5 N d) 3,0 N 8

9 5.Skoczek spadochronowy spada ruchem jednostajnym. Opór ośrodka wynosi 800N. Ile wynosi ciężar skoczka wraz ze spadochronem? a) 800N b) mniej niż 800N c) więcej niż 800N d) za mało danych do udzielenia odpowiedzi 6.Który z niżej wymienionych zjawisk można najlepiej wyjaśnić bezwładnością ciała/ a) swobodne spadanie ciała b)ruch rzuconego ukośnie kamienia c)upadek biegnącego człowieka w wyniku potknięcia d) odbicie piłki od ściany 5.4.Trzecia zasada dynamiki Newtona Przypomnienie Trzecia zasada dynamiki: Jeżeli jedno ciało działa siłą na drugie ciało, to drugie ciało działa siłą na pierwsze. Siły wzajemnego oddziaływania dwóch ciał maja takie same wartości, ten sam kierunek, przeciwne zwroty i różne punkty przyłożenia. Siła akcji i reakcji nie równoważą się wzajemnie, bo każda działa na inne ciało. siła stołu na pięść siła pięści na stół Siła nacisku i reakcji Siła reakcji stołu (działająca na szklankę) Siła nacisku szklanki na stół 9

10 Trzecia zasada dynamiki Jeżeli ciało A działa na ciało B siłą F AB, to ciało B działa na A siłą F BA o takiej samej wartości i kierunku, lecz przeciwnym zwrocie. F AB = - F BA 1.Na stole leży książka. Na książkę działają dwie siły równoważące się: siła ciężkości P i siła sprężystości stołu. Wskaż siłę reakcji do siły F s wynikającą z III zasady dynamiki. 2.Jeden z końców siłomierza przymocowany jest do ściany, za drugi koniec ciągnie chłopiec, powodując rozciągnięcie sprężyny tak, że siłomierz pokazuje 20 N. Wartość siły, którą działa chłopiec, wynosi.. 3.Dwaj bliźniacy znajdujący się na łódkach trzymają końce liny. Jeżeli bliźniak I zacznie ciągnąć linę, to obie łódki spotkają siew punkcie: a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 10

11 5.5.Siła sprężystości Przypomnienie Siły sprężystości są to siły pojawiające się w ciele przy jego odkształceniu. Dążą do przywrócenia ciału jego początkowych rozmiarów i kształtów. Wartość siły sprężystości ciała jest proporcjonalna do jego odkształcenia. k - stała sprężystości sprężyny [N/m] x wydłużenie sprężyny [cm] F spr - wartość siły sprężystości [ N] F spr = k x Zależność wydłużenia sprężyny od przyłożonej siły 5.6.Siła oporu powietrza i siła tarcia Przypomnienie Wartość siły oporu powietrza wzrasta ze wzrostem szybkości ciała. Zależy także od kształtu ciała i wielkości jego powierzchni. Tarcie występujące podczas przesuwania jednego ciała po drugim nazywamy tarciem kinetycznym. Ze względu na to, w jaki sposób jedno ciało przemieszcza się po drugim, rozróżniamy tarcie poślizgowe i toczne. Siła tarcia poślizgowego jest większa od siły tarcia tocznego. Wartość siły tarcia kinetycznego, nie zależy od pola powierzchni styku ciał przesuwających się względem siebie. Wartość siły tarcia zależy od: wartości siły dociskającej te ciała do siebie oraz od rodzaju powierzchni ciał trących o siebie. 11

12 Tarcie poślizgowe Siła tarcia ślizgowego między dwoma ciałami jest proporcjonalna do składowej normalnej siły utrzymującej ciała w zetknięciu, co wyraża wzór: gdzie: N siła dociskająca powierzchnie trące, prostopadła do powierzchni styku ciał μ współczynnik tarcia 12

13 Tarcie toczne 1.Z pewnej wysokości upuszczono jednocześnie: kartkę papieru, wykonane z identycznej kartki pudełko oraz taką samą kartkę, ale zmiętą (rysunek). Pierwsza spadnie na podłogę kartka: a) rozpostarta b) w kształcie pudełka c) zmięta d) wszystkie spadną w tej samej chwili, gdyż wszystkie ciała spadają z tym samym przyspieszeniem. 2.Dwóch chłopców usiłuje przesunąć biurko. Biurko nie porusza się jednak. Dorysuj siłę równoważącą F 1 i F 2, którymi chłopcy działają na biurko. Co to za siła? Co jest jej źródłem?. 3.Chłopiec chciał przesunąć dużą skrzynię i mimo wysiłku skrzynia nawet nie drgnęła. Które z poniższych wyjaśnień jest nieprawdziwe? a) tarcie statyczne skrzyni o podłoże było zbyt duże b) ciężar skrzyni był zbyt duży c) czas działania siły był zbyt krótki d) siła, jaką chłopiec działał na skrzynię była zbyt mała 13

14 4.Na których rysunkach przedstawiono pokonywanie tarcia tocznego? a) 2, 3, 5 b) 1, 3, 5 c) 2, 3 d) 1, 5. 5.W których z pokazanych na rysunkach dyscyplinach sportowych opór powietrza spełnia istotną pozytywną rolę? a) 1, 2, 5 b) 2, 4, 5 c) 1, 2, 4, 5 d) we wszystkich 6. Drewniany klocek ciągnięty po stole za pomocą siłomierza stałą siłą 2N porusza się ruchem jednostajnie przyspieszonym z przyspieszeniem l m/s. Masa klocka wynosi 1,5 kg. Ile wynosi siła tarcia klocka o powierzchnię stołu? 7.Tarcie występujące przy chodzeniu jest: a) głównie korzystne b) głównie szkodliwe c) z pewnych względów korzystne, a z innych szkodliwe d) obojętne dla skuteczności chodzenia 8. Ile wynosi siła oporu powietrza dla piłki o masie 0,2 kg, spadającej z przyspieszeniem 8 m/s 2. W tym celu narysuj piłkę wraz z działającymi na nią siłami. a) 0,5N b) 0,4N c) 0,6N d) 0,7N 14

15 5.7.Siły parcia Siła parcia cieczy i gazów na ścianki zbiornika. Ciśnienie hydrostatyczne Przypomnienie Prawo Pascala: Jeśli na zamkniętą w zbiorniku ciecz (lub gaz) działamy siłą, to wytworzone w ten sposób dodatkowe ciśnienie jest jednakowe w całej objętości tej cieczy (lub gazu). Wartość siły parcia na ściankę zbiornika o powierzchni S wyraża się wzorem: F = p S (p panujące ciśnienie w zbiorniku). W urządzeniach hydraulicznych i pneumatycznych na małą powierzchnię S 1 działamy niewielką siłą o wartości F 1, powodując, że na dużą powierzchnię S 2 ciecz działa siłą o dużej wartości F 2 równej: F 2 = F 1 S 2/ S 1. Ciśnienie cieczy wynikające z siły ciężkości, zwane ciśnieniem hydrostatycznym, wzrasta wraz z głębokością. Przyczyną występowania ciśnienia atmosferycznego i hydrostatycznego jest naciskanie warstw powietrza i cieczy na warstwy znajdujące się niżej. Prawo Pascala Ciśnienie w cieczy jednorodnej (zewnętrzne, hydrostatyczne) rozchodzi się równomiernie we wszystkich kierunkach, działając prostopadle na każdą powierzchnię. Ciśnienie hydrostatyczne Ciśnienie wywierane przez ciecz i związane z jej własnym ciężarem nazywa się ciśnieniem hydrostatycznym. Na głębokości h (od powierzchni swobodnej cieczy) wynosi ono: p = rgh gdzie r - gęstość cieczy, g-przyspieszenie ziemskie (w Krakowie 9,81m/s 2 ) Zatem ciśnienie w dowolnym miejscu cieczy, na głębokości h, jest sumą ciśnienia zewnętrznego p z wywieranego na ciecz i ciśnienia hydrostatycznego: Równowaga cieczy w naczyniach połączonych W cieczy jednorodnej w naczyniach połączonych ciśnienia na ustalonym poziomie są równe. Poziomy cieczy są jednakowe. p = p z + ρgh 1.Oblicz, ile wynosi parcie atmosfery ziemskiej na dach domu o powierzchni równej 100 m 2 normalnym, czyli 1013 hpa. przy ciśnieniu 2.Barometr pokazuje ciśnienie atmosferyczne równe 1100 hpa. Ile wynosi parcie tej atmosfery na zewnętrzną powierzchnię szyby okiennej o wymiarach 0,5 m. Dlaczego szyba nie pęka pod tym naciskiem? 3.Do naczyń N i M, połączonych poziomą rurką z kranem K, wlano jednakowe masy wody. Po otwarciu kranu K woda: 15

16 a) będzie przepływać z naczynia N do naczynia M, ponieważ ciśnienia hydrostatyczne w obu naczyniach są różne b) nie będzie przepływać, ponieważ masy wody w obu naczyniach są jednakowe c) będzie przepływać z naczynia N do naczynia M, ponieważ objętości cieczy w obu naczyniach są różne d) nie będzie przepływać, ponieważ gęstości cieczy w obu naczyniach są jednakowe 4. Po przelaniu cieczy z naczynia P do naczynia R ciśnienie cieczy wywierane na dno naczynia R: a) będzie takie samo jak ciśnienie cieczy wywierane na dno naczynia P, ponieważ gęstość cieczy nie zmieniła się b) będzie mniejsze niż ciśnienie cieczy wywierane na dno naczynia P, ponieważ powierzchnia dna naczynia R jest mniejsza niż naczynia P c) będzie takie samo jak ciśnienie cieczy wywierane na dno naczynia P, ponieważ ciężar cieczy jest taki sam d) będzie większe niż ciśnienie cieczy wywierane na dno naczynia P, ponieważ wysokość słupa cieczy wzrośnie 5.Wartość ciśnienia atmosferycznego w przybliżeniu wynosi: a) 1000Pa b) 100hPa c) 1000kPa d) 1000hPa 6. Wartość siły nacisku powietrza atmosferycznego o ciśnieniu 100 kpa na ekran telewizora o powierzchni 0,2 m 2 wynosi: a) 20N b) 200N c) 20kN d) 2000N 7.Ciśnienie gazu w pojemniku wynosi 0,5Pa. Oznacza to, że: a) na każdy l cm 2 płaskiej powierzchni gaz naciska siłą o wartości 0,5 N b) na każdy l cm 2 płaskiej powierzchni gaz naciska siłą o wartości 5,0 N c) na każdy l m 2 płaskiej powierzchni gaz naciska siłą o wartości 0,5 N d) na każdy l m 2 płaskiej powierzchni gaz naciska siłą o wartości 5,0 N 8. W modelu urządzenia hydraulicznego powierzchnia tłoka S 2 jest 4 razy większa od powierzchni tłoka S 1. Jeżeli na tłok S 1 działamy siłą F, to na tłok S 2 działa: a) ciśnienie 4 razy mniejsze niż na tłok S 1 16

17 b) taka sama siła F jak na tłok S 1. c) siła 4 razy mniejsza niż na tłok S 1 d) siła 4 razy większa niż na tłok S 1. 9.Ile wynosi ciśnienie hydrostatyczne wody na poziomie 1-1? Gęstość wody wynosi 1000kg/m 3, a przyspieszenie ziemskie 10N/kg. a) 1500 Pa b) 1000 Pa c) 500Pa d) Ciśnienie hydrostatyczne na dnie jeziora wynosi 200 kpa. Jeżeli gęstość wody wynosi 1000kg/m 3, a przyspieszenie ziemskie 10N/kg, to głębokość jeziora wynosi: a) 200m b) 20m c) 10m d) 2m. 11.Na tłok pierwszy naciskamy siłą F 1. Dorysuj siłę działającą na drugi tłok Siła wyporu Przypomnienie Prawo Archimedesa. Na każde ciało zanurzone w cieczy (lub w gazie) działa zwrócona w górę siła wyporu: wartość siły wyporu jest równa wartości ciężaru cieczy (lub gazu) wypartej przez to ciało. Wartość siły wyporu wyraża się wzorem F w =d cieczy g V zanurzonego ciała lub zanurzonej jego części Zachowanie się ciała zanurzonego w cieczy zależy od jego gęstości d w porównaniu z gęstością d 1, tej cieczy. 17

18 Prawo Archimedesa Na każde ciało zanurzone w cieczy działa siła wyporu skierowana pionowo do góry, której wartość równa jest ciężarowi cieczy wypartej przez to ciało. F w =r c gv r c -gęstość cieczy V -objętość wypartej cieczy Waga hydrostatyczna Wyznaczyć masę obciążnika w powietrzu m 1 zanurzonego w wodzie destylowanej m 2, zanurzonego w badanej cieczy m 3. gęstość badanej cieczy: m m1 m3 o V m m Ryba o masie l,5 kg utrzymuje się nieruchomo w wodzie jeziora. Jeżeli wartość przyspieszenia ziemskiego wynosi 10 N/kg, to wartość siły wyporu działającej na rybę wynosi: a )15N b) 10N c) 1,5N d) nie można jej obliczyć, gdyż jest za mało danych 2.Ciało ważące w powietrzu 30 N, po całkowitym zanurzeniu w cieczy, wyparło taką ilość cieczy, której ciężar wynosił 35 N. Jak zachowa się to ciało puszczone swobodnie w cieczy? a) ciało to będzie pływać po powierzchni cieczy b) ciało to będzie pływać wewnątrz cieczy c) Ciało to będzie tonąć d) Nie można ustalić, jak zachowa się to ciało, ponieważ nie znamy jego gęstości i gęstości cieczy. 3.Siła ciężkości działająca na bryłkę metalową o objętości 0,001m 3 wynosi 25N, a wartość przyspieszenia ziemskiego 10N/kg. Jeżeli bryłkę zawiesimy na siłomierzu i zanurzymy ją w wodzie o gęstości 1000kg/m 3, to siłomierz wskaże: a) 10N 18

19 b) 15N c) 35N d) 150N 4.Na rysunkach przedstawiono wektory sił działających na ciało pływające po powierzchni cieczy: siłę wyporu F, oraz siłę ciężkości F g.wektory działających sił poprawnie przedstawia rysunek: a) 1 b) 2 c) 3 d) żaden z nich 5.Wartość siły wyporu działającej na ciało zanurzone w cieczy zależy od gęstości cieczy, wartości przyspieszenia ziemskiego oraz od: a) objętości zanurzonej części ciała b) ciężaru ciała w powietrzu c) ciężaru ciała w cieczy d) gęstości substancji, z której wykonane jest to ciało 6. Kulki stalowe zanurzono w wodzie. Największa siła wyporu działa na: a) kulkę l, ponieważ ma najmniejszą masę b) kulkę 3, ponieważ pod nią znajduje się najgrubsza warstwa cieczy c) kulkę 2, ponieważ jest najgłębiej zanurzona d) kulkę 2, ponieważ jej objętość jest największa 7. Po przełożeniu bryłki metalowej z wody o gęstości 1000 kg/m 3 do nafty o gęstości 800kg/m 3 wartość siły wyporu: a) nie zmieni się, ponieważ objętość bryłki nie zmieniła się b) zmaleje, ponieważ gęstość nafty jest mniejsza od gęstości wody c) wzrośnie, ponieważ gęstość wody jest większa od gęstości nafty d) nie zmieni się, ponieważ masa bryłki nie zmieniła się. 8. Po zanurzeniu w nafcie prostopadłościany o jednakowych wymiarach zajęły położenie tak, jak na rysunku. Możemy ustalić, że na prostopadłościan l: 19

20 a) działa taka sama siła wyporu jak na prostopadłościan 2 b) działa większa siła wyporu niż na prostopadłościan 2 c) działa mniejsza siła wyporu niż na prostopadłościan 2 d) działa siła wyporu, której nie można porównać z siłą wyporu działającą na prostopadłościan Siła nośna 20

21 5.8.Druga zasada dynamiki Przypomnienie Druga zasada dynamiki Newtona. Wartość przyspieszenia ciała o masie m jest wprost proporcjonalna do wartości wypadkowej siły F działającej na ciało. a = F/m Jeśli na ciała o różnych masach działają siły o takich samych wartościach, to przyspieszenia tych ciał są odwrotnie proporcjonalne do ich mas. Jednostka siły jest 1 niuton. 1 N jest to wartość siły, która ciału o masie 1 kg nadaje przyspieszenie o wartości 1m/s 2. Spadanie swobodne ciał jest ruchem jednostajnie przyspieszonym, zachodzącym pod wpływem siły ciężkości. Przyspieszenie, z jakim porusza się ciało swobodnie spadające (tzn. w próżni), nazywamy przyspieszeniem ziemskim. Oznaczamy je symbolem g. W Polsce g = 9,81 m/s 2 10 m/s 2. Jeśli pomijamy opór powietrza, czyli w swobodnym spadaniu ciał i gdy V 0 =0, obliczamy wartość prędkości ( szybkość) po czasie t trwania ruchu, za pomocą wzoru V = g t Co to znaczy? a 2a a a/2 Odpowiedzią jest Druga zasada dynamiki Pod wpływem działania siły ciało porusza się z przyspieszeniem proporcjonalnym do działającej siły i odwrotnie proporcjonalnym do masy ciała Albo w postaci wzoru: F a albo F m a m 21

22 Bardzo ważne!!! Porządna definicja jednostki siły W powyższym wzorze F oznacza siłę wypadkową działającą na ciało o masie m, natomiast a to przyspieszenie tego ciała. Jeden niuton to siła, która działając na ciało o masie jednego kilograma nadaje mu przyspieszenie 1 m/s 2 Siła ciężkości Wszystkie ciała spadają pod wpływem siły ciężkości z takim samym przyspieszeniem. Wynosi ono około 10 m/s 2. Oznaczamy je g. Nazywamy je przyspieszeniem ziemskim lub grawitacyjnym. Z drugiej zasady dynamiki wynika wzór na siłę ciężkości Siła ciężkości Masa ciała Przyspieszenie ziemskie 1. Na wózek o masie 1,5 kg działamy siłą 6 N. Opory ruchu wózka są tak małe, że możemy je pominąć. Ile wynosi wartość przyspieszenie wózka i z jakim przyspieszeniem będzie poruszał się ten sam wózek, gdy będziemy na niego działać 12N? a) 2 m/s 2 ; 8 m/s 2 b) 4 m/s 2 ; 4 m/s 2 c) 4 m/s 2 ; 8 m/s 2 d) 8 m/s 2 ; 8 m/s 2. 2.Wykres przedstawia zależność szybkości od czasu dla ciała o masie 2 kg. Oblicz wartość wypadkowej siły działającej na to ciało. 22

23 3.Na podstawie wykresu zależności wartości przyspieszenia od wartości działającej na to ciało siły, oblicz masę tego ciała. 4.Pusty samochód ciężarowy uzyskuje szybkość 60km/h po upływie kilkunastu sekund od chwili ruszenia z miejsca. Ten sam samochód po załadowaniu towarem o dużej masie potrzebuje znacznie dłuższego czasu, aby rozpędzić się do tej samej szybkości. Wyjaśnij ten fakt, posługując się drugą zasadą dynamiki. 5. Samochód porusza się ruchem jednostajnie przyspieszonym z maksymalnym przyspieszeniem 1,2 m/s 2. Masa samochodu wraz z kierowcą wynosi 2000kg. Ile wynosi maksymalna siła oporu ciągu silnika? Opory pomiń. Jak zmieni się przyspieszenie samochodu, gdy kierowca załaduje na samochód towar o masie 2000kg? a) 2400N:0,6 m/s 2 b) 2400N:0,4 m/s 2 c) 1200N:0,6 m/s 2 d) 2000N:0,6 m/s Na klocek działają w kierunku poziomym dwie siły: 8 N i 3N.Jakie może być największe i najmniejsze przyspieszenie klocka, wiedząc, że jego masa wynosi 2kg. Opory ruchu pomiń. a) 5,5 m/s 2, 0,5 m/s 2 b) 2,5 m/s 2, 2,5 m/s 2 c) 3,5 m/s 2,1 2,5 m/s 2 d) 5,5 m/s 2, 2,5 m/s 2 7. Gdy klocek jest ciągnięty ruchem jednostajnym za pomocą siłomierza, wtedy siłomierz wskazuje siłę 2,5N. Jakim ruchem będzie poruszał się klocek ciągnięty po tym samym podłożu stałą siłą o wartości 3,5N? Ile wynosi przyspieszenie klocka, wiedząc że jego masa wynosi 0,5 kg?. a) 1 m/s 2 b) 2 m/s 2 c) 3 m/s 2 d) 4 m/s 2 8. Wózek pod działaniem stałej siły równej 6 N porusza się ruchem przyspieszonym z przyspieszeniem 2 m/s 2. Ile wynosi masa tego wózka? a) 3kg b) 2kg c) 1kg d) 5kg 9. Wykres przedstawia zależność przyspieszenie wózka od działającej siły wypadkowej. Na podstawie wykresu oblicz maksymalną masę tego wózka. 23

24 10.Samochód wraz z kierowcą ma masę 1050kg. Samochód ten w ciągu 15 sekund od chwili ruszenia z miejsca uzyskuje szybkość 72 km/h. Jaką minimalną wartość musi mieć siła ciągu silnika, zakładając że samochód porusza jednostajnie przyspieszonym. Opory ruchu zaniedbaj. a) 1400N b) 1800N c) 1500N d) 2000N 11.Wózek o masie l kg, poruszający się po poziomym torze, zwiększył swoja szybkość z 5m/s do 17 m/s w ciągu 4 s. Ile wynosi siła wypadkowa działająca na wózek? 12.Na wykresie przedstawiono zależność siły wypadkowej działającej na ciało o masie 2kg od czasu. Jaka jest wartość przyśpieszenia tego ciała? a) 0,25 m/s 2 b) 0,26 m/s 2 c) 0,3 m/s 2 d) 0,35 m/s 2 13.Wykres przedstawia zależność prędkości od czasu dla pewnego ciała. Ile wynosi wartość siły wypadkowej działającej na to ciało, wiedząc że jego masa wynosi 5kg. a) 2,5N b) 1,5N c) 2N d) 0,5N 14.Na wózek o masie 0,2 kg działa stała siła o wartości 1,2 N. Jaką drogę przejedzie wózek po upływie 3s od chwili ruszenia? 15. Samochód o całkowitej masie 1000 kg rusza z miejsca ruchem jednostajnie przyspieszonym pod działaniem siły wypadkowej 1500 N. Oblicz, po jakim czasie uzyska on szybkość 54 km/h? 16. Samochód o masie 1500 kg porusza się z szybkością 54 km/h. W pewnej chwili kierowca wyłączył silnik i samochód zatrzymał się po upływie 30s. Ile wynosi średnia siła oporów ruchu? 17. Na rysunku przedstawiono dwa wózki o jednakowych masach równych 0,5kg. Wózki są powiązane nicią. Na pierwszy z nich działa siła 2 N. Z jakim przyspieszeniem poruszają się te wózki? 24

25 a)2,5 m/s 2 b) 2 m/s 2 c) 3 m/s 2 d) 4 m/s Jeszcze o siłach działających w przyrodzie Pęd ciała to iloczyn jego masy i jego prędkości pęd masa prędkość Jednostka pędu to Zasada zachowania pędu Jeśli na układ ciał nie działają siły zewnętrzne, to całkowity pęd układu pozostaje stały p = const Jeśli pędy ciał są skierowane zgodnie, to całkowity pęd obliczymy dodając je Jeśli pędy ciał są skierowane przeciwnie, to całkowity pęd obliczymy odejmując je 6.Praca,moc, energia mechaniczna 6.1.Praca mechaniczna Przypomnienie Siła działająca na ciało wykonuje pracę, gdy: podczas działania tej siły następuje przemieszczenie ciała lub jego odkształcenie, kierunki siły i przemieszczenia ciała nie SA do siebie prostopadłe. Gdy ciało przemieszcza się po linii prostej, pracą nazywamy iloczyn wartości siły działającej na ciało i przebytej drogi: 25

26 W = F s Wzór ten możemy stosować, gdy: Wartość działającej na ciało siły nie ulega zmianie podczas jego przemieszczania, Ciało porusza się w tę stronę, w którą zwrócona jest siła. Jednostką pracy jest dżul (1J = 1 N 1 m) Pracę 1 dżula wykonuje siła 1 niutona na drodze 1 metra, jeśli ciało przesuwa się zgodnie ze zwrotem siły. 1.Dwa przedmioty przesuwano po stole, działając na każdy z nich siłą o stałej wartości. Zależność F(s) dla obu przedmiotów przedstawiono na wykresach Oblicz pracę wykonaną nad każdym przedmiotem. Podaj, która praca jest większa i o ile. 2. Turysta podczas wspinaczki w górach wykonał pracę 720 kj przeciw sile ciężkości. Jaką różnicę wzniesień pokonał turysta? Jego masa wynosiła 80 kg? 3. Pasażer pociągu po wejściu do przedziału podniósł swoją walizkę 120 N z podłogi na półkę umieszczoną na wysokości 2,2 m. Jaką pracę wykonał pasażer a) 264J b) 250J c) 170Jd d) 240J 4.Jaką pracę wykonasz, podnosząc plecak o masie 6,5 kg na ławkę o wysokości 0,8 m? 5. Podczas ładowania samochodu ciężarowego podnośnik podniósł do góry paletę z cementem na wysokość 1,6 m, a następnie przesunął poziomo na odległość 2m. Masa palety wraz z cementem wynosiła 1030 kg. Ile wynosiła prac wykonana przez podnośnik? a) J 26

27 b) J c) J d) J 6. Samochód jedzie po poziomym odcinku drogi ruchem jednostajnym prostoliniowym z szybkością 72 km/h Siły oporu ruchu nie zmieniają się i wynoszą 600 N. Ile wynosi praca wykonaną przez silnik samochodu w ciągu l minuty? a) J b) J c) J d) J 7.Na wózek o masie 2 kg działamy pewną siłą ciągu i wózek pod działaniem tej siły porusza się po poziomym torze ruchem jednostajnie przyspieszonym z przyspieszeniem 1,5m/s 2. Ile wynosi praca wykonana przez siłę ciągu w ciągu pierwszych dwóch sekund ruchu. Opory ruchu pomiń. a) 9J b) 12J c) 15J d) 18J 8. Jaką pracę, jaką należy wykonać, aby drewnianą belkę o wymiarach 14 cm x 14 cm x 6 m wciągnąć na budowie na wysokość 5 m. Gęstość drewna wynosi około 700 kg/m 3. a) 4116J b) 4200J c) 1164J d) 4300J 8. Jaką pracę, jaką należy wykonać, żeby umieścić w wodzie na głębokości 0,5 m piłkę o objętości 6 dm 3. Masa piłki wynosi 0,3 kg. Zmiany objętości piłki przy wkładaniu do wody należy pominąć. a) 28,5J b) 28,2J c) 30J d) 32J 9. Drewniany klocek o wymiarach 10 cm x 10 cm x 20 cm zanurzono w wodzie na głębokość l m. Jaką pracę należy wykonać podczas zanurzania tego klocka? Gęstość drewna wynosi 0,7 g/cm 3. a) 6J b) 8J c) 9J d) 11J. 10. Koń, ciągnąc wóz, działa na niego stałą siłą o wartości 800 N. W ciągu 0,5 godziny koń wykonał pracę przeciwko sile tarcia 1,6 MJ. Ile wynosi droga przebyta w tym czasie przez wóz oraz jego szybkość przy założeniu, że wóz porusza się ruchem jednostajnym. a) 2km;4km/h b) 2km;8km/h c) 4km;4km/h d) 8km;4km/h 11. Przesuwając po podłodze szafę ruchem jednostajnym prostoliniowym, przesunięto ją na odległość 3 m, wykonując pracę 900 J. Jaka była średnia siła tarcia szafy o podłogę? 12.Wyciągając wiadro wody o pojemności 10 litrów ze studni, wykonano pracę 1500 J. Jaka była głębokość studni? 13.Sportowiec utrzymywał nieruchomo w górze uniesioną sztangę o masie 200kg przez 3 sekundy. Jaką pracę (w sensie fizycznym) wykonał w tym czasie sportowiec? a) 6 000J b) 4000J c) 600J 27

28 d) 0J 14.Jeśli przesuniemy szafę o ciężarze P po poziomej płaszczyźnie ruchem jednostajnym prostoliniowym, to wykonujemy pracę pokonując siły: a) oporów ruchu (tarcie, opór powietrza) b) przyciągania ziemskiego i siły tarcia c) przyciągania ziemskiego i opory ruchu d) bezwładności (szafy) 15. Jaką w przybliżeniu pracę trzeba wykonać, aby wyciągnąć 8 litrów wody ze studni o głębokości 4m? Opory ruchu pomijamy, g= 9,81m/s 2. a) 320 J b) 32J c) 8J d) 2J 16.Jaką pracę należy wykonać, aby ciału o masie 10 kg będącemu w spoczynku nadać szybkość o wartości 2m/s. a) 440J b) 20J c) 10J d) 5J 17.W którym przypadku nie jest wykonywana praca? a) sportowiec podnosi sztangę b) robotnik przesuwa skrzynię po podłodze c) piłkarz kopie piłkę d) akrobata zwisa na drążku. 18.Jaką pracę wykonano podnosząc ruchem jednostajnym ciało o masie 5 kg na wysokość 40 cm? 19. Samochód jedzie ruchem jednostajnym poziomą szosą i przebywa drogę równą 20 km. Ile wynosi wartość pracy, którą wykonał silnik samochodu, jeżeli suma sil tarcia i oporów powietrza była równa 500 N? a) 10 MJ b) 12 MJ c) 14 MJ d) 16 MJ 20.Przesuwając po podłodze skrzynię ruchem jednostajnym na odległość 3 m wykonano pracę równą 48 J. Ile wynosi siła tarcia między skrzynią i podłogą?. 21.Jaką pracę wykona gaz popychając tłok w cylindrze silnika spalinowego podczas jednego suwu, jeżeli powierzchnia tłoka wynosi 0,5 dm 2, długość suwu 10 cm, a średnie ciśnienie gazu 100 Pa? a) 0,05J b) 0,1J c) 0,15J d) 0,2J 22. Koń ciągnie wóz ze stałą szybkością równą l,5 m/s działając siłą o wartości 400 N. Jaką pracę wykona ten koń w czasie 2 godzin? 23.Koń ciągnie wóz działając siłą o stałej wartości 300 N.W czasie l godziny wykonał on pracę 2160 kj. Ile wynosi średnia szybkość konia i wozu? a) 2m/s b) 4m/s c) 6m/s d) 8m/s 23.Ciśnienie wody pod tłokiem pompy wynosi 400 Pa. Jaką pracę należy wykonać przesuwając tłok o powierzchni l dm 2 na drodze 50 cm? 28

29 a) 2J b) 3J c) 4J d) 6J 24.Ciało podniesiono z powierzchni Ziemi na wysokość 80cm wykonując przy tym pracę równą 120J. Ile wynosiła masa tego ciała? 6.2.Moc Przypomnienie Mocą (P) urządzenia nazywamy iloraz pracy (W) i czasu (t), w którym została ona wykonana. P=W/t P = F V Moc danego urządzenia informuje nas o tym, jaką pracę wykonuje ono w czasie 1 sekundy. Jednostką mocy jest wat (1 W). Moc jednego wata posiada urządzenie, które w czasie 1 sekundy wykonuje pracę 1 dżula. 1W =1J/1s 1.Skorzystaj z tabeli i odpowiedz, który silnik ma największą moc? 2.Dla czterech różnych urządzeń sporządzono wykresy zależności wykonanej racy od czasu jej wykonania. Które urządzenie ma najmniejszą moc? 29

30 3. Uczeń, podnosząc teczkę z podłogi na ławkę, wykonał pracę 30 J ciągu 1,5 s. Z jaką średnią mocą uczeń wykonał tę czynność? a) 20W b) 30W c) 40W d) 50W 4. Robotnik na budowie wyciągnął na wysokość 3 m ciężar 500 N w ciągu 3 s. Oblicz średnią moc mięśni tego robotnika. 5.Ciężarowiec podniósł do góry na wysokość 2,2 m sztangę o masie 200 kg w ciągu l sekundy. Jaka była średnia moc mięśni tego sportowca? a) 4400W b) 8800W c) 2200W d) 1100W 6. Dwaj chłopcy o masach 45 kg i 60 kg wyszli po schodach na 4 piętro, pokonując różnicę wzniesień 15metrów w ciągu 60 sekund. Ile wynosiła moc tych chłopców? a) 112,5W; 150W b) 100W; 152W c) 111,5W; 149W d) 99,5W; 150,5W 7.W czasie wycieczki terenowej dwóch chłopców, Jacek i Mirek, urządziło zawody, który z nich szybciej wbiegnie na strome wzniesienie. Adam mierzył ich czasy wbiegania na górkę. Jacek wbiegł w ciągu 15 sekund, a Mirek w ciągu 12 sekund. Wysokość górki wynosiła 50 metrów, masy chłopców były jednakowe wynosiły 50 kg. Porównaj średnią moc tych chłopców. a) 1667W; 2083W b) 166W; 2080W c) 1660W; 2003W d) 1467W; 2183W 8. Samochód jedzie po poziomym odcinku drogi ze stałą szybkością równą 20m/s. Z jaką mocą pracuję silnik samochodu, przy założeniu, że siły tarcia oporów ruchu mają łączną wartość 800 N? 9. Silnik o mocy l kw pracował w ciągu l godziny. Jaką pracę wykonał ten silnik? a) 3,6 MJ b) 3,1MJ c) 3,3MJ d) 2,1MJ 10. Podczas zwożenia buraków cukrowych z pola uprawnego rolnik ładuje buraki na przyczepę o wysokości 1,5 m ze średnią mocą 10 W. Jaką masę buraków załaduje rolnik w ciągu godziny? a) 2400kg b) 5000kg c) 3400kg d) 1200kg 11.Silnik samochodu osobowego ma maksymalną moc 50 KM. Jaka jest łączna wartość sił tarcia i oporu ruchu, gdy samochód ten jedzie po poziomym torze z maksymalną prędkością 108km/h? (l KM = 736W) a) 1227N b) 1500N c) 2000N d) 1000N 12. Z jaką szybkością porusza się pociąg elektryczny, jeżeli jego silniki pracują z mocą 2,5 MW, a opory ruchu wynoszą 250kN? 30

31 13.Pompa elektryczna o mocy 2 kw pompuje wodę ze studni na wysokość 30 m. Ile litrów wody może dostarczyć ta pompa w ciągu l minuty? a) 400l b) 500l c) 300l d) 200l 14. Silnik samochodu podczas ruszania z miejsca postoju pracował na pierwszym biegu z mocą 40 kw przez 3s, na drugim biegu z mocą 30 kw przez 4 s i na trzecim biegu z mocą 20 kw przez 5 s. Ile wynosi całkowita praca wykonaną przez ten silnik? 15.Chłopiec powoli podniósł kulę o ciężarze 10N na wysokość dwóch metrów w czasie 5 s. Ile wynosiła moc chłopca wykonującego tę czynność? a) 100W b) 20W c) 4W d) 0,45W 15. Pani pcha wózek dziecinny ze stałą szybkością 0,5 m/s. Z jaką mocą to czyni, jeżeli wypadkowa siła ruchu ma wartość 10N? 16. Jaka jest moc wodospadu, jeśli w czasie jednej minuty z wysokości 20m spada 60000kg wody ( g 10m/s 2 ). a) 200kW b) 60kW c) 20kW d) 1,2kW 17. Silnik o mocy 600 W pracował w czasie 1,5 minuty. Ile wynosi praca wykonana przez ten silnik? 18. Ile wynosi praca (w J i kwh), którą wykona silnik o mocy 2,5 kw w czasie 2 godzin? 19. Ile czasu musi pracować pompa napędzana silnikiem elektrycznym o mocy 50 kw, aby z kopalni o głębokości 180 m wypompować wodę o objętości 500 m 3? a) 5h b) 7h c) 10h d) 15h 20.W kopalni na głębokości 150 m zbiera się co l min woda o objętości 4,5 m 3. Z jaką mocą musi pracować silnik pompy odprowadzającej tę wodę na powierzchnię Ziemi? Pomijamy tarcie. 21. Ile wynosi średnia moc robotnika, który wrzucił łopatą na samochód o wysokości 1,8 m węgiel o masie 3 t w czasie 6 godzin? a) 2,5W b) 5W c) 7,5W d) 10W 22. Wyznacz moc silnika strażackiej pompy, która może wyrzucić objętość l m 3 wody na wysokość 30 m w czasie l minuty a) 5kW. b) 10kW c) 15kW d) 20kW 23. Jaką siłę oporu powietrza i tarcia musi pokonywać kolarz, który poruszając się z szybkością 18 km/h rozwija moc swych mięśni równą 75 W? 24. Obliczono, że wieloryb płynąc z prędkością 7,5 m/s pokonuje opór wody równy 18 kn. Jaką moc ma wówczas ten wieloryb? 31

32 a) 135kW b) 150kW c) 170kW d) 220kW 25. Jaka jest siła ciągu samochodu o mocy P= 30kW, jeśli samochód porusza się ze stałą szybkością równą 72km/h. 26.Jaka jest moc chwilowa, jaką uzyska ciało o masie m = 10kg, po czasie t = 5s swobodnego spadania?. 27. Silnik tokarki przy prędkości strugania 600m/min ma moc 4kW. Ile wynosi siła oporu przy oddzielaniu wióra od toczonego przedmiotu? a) 400N b) 200N c) 600N d) 800N 28. Wykres przedstawia zależność pracy (W) od czasu (t) jej wykonywania dla każdej z dwóch maszyn (l, 2). Wynika z niego, że: a) maszyna pierwsza pracowała z taka samą mocą, jak druga, ale w krótszym czasie b) maszyna pierwsza pracowała z większą mocą c) maszyna druga pracowała z większą mocą d) moc każdej z maszyn wzrastała jednostajnie 29.Uczeń podniósł paczkę o masie 10kg na wysokość 2m w czasie 2s. Ile wynosiła średnia moc ucznia w czasie podnoszenia paczki? 6.3.Energia mechaniczna Przypomnienie Energię mechaniczną układu można zwiększyć, wykonując nad nim pracę. Przyrost energii mechanicznej układu ciał równy jest pracy sił zewnętrznych wykonanej nad tym układem. E = W Jednostką energii jest 1 dżul (1 J). Ciało (oddziałujące z innym ciałem, czyli tworzący z nim układ) zyskuje energię mechaniczną, gdy wykonujemy nad nim pracę. O ciałach, które są zdolne do wykonania pracy, mówimy, że posiadają energię mechaniczną. W przypadkach artykułów spożywczych energię wyraża się w jednostkach zwanych kaloriami 1 cal =4,19 J 1 kcal =1000cal 32

33 1.Silnik samochodu podczas ruszania z miejsca postoju wykonał pracę o wartości 50 kj. Jak zmieniła się w tym czasie wartość energii kinetycznej tego samochodu? a) 50kJ b) 75kJ c) 100kJ d) 125kJ 6.4.Energia potencjalna i kinetyczna Przypomnienie Energia potencjalna ciała zależy od jego położenia względem drugiego ciała, z którym oddziałuje. Gdy położenie to ulega zmianie, zmienia się również energia potencjalna ciała. Energia potencjalna grawitacji wzrasta, gdy ciało oddala się od powierzchni Ziemi. Zmiana energii potencjalnej sprężystości wiąże się z odkształceniem ciała. Energie potencjalną grawitacji ciała o masie m umieszczonego na wysokości h nad tzw. poziomem zerowym obliczamy za pomocą wzoru: E p = m g h Energia kinetyczna związana jest z ruchem ciała. Każde ciało, które w danym układzie odniesienia jest w ruchu, posiada w tym układzie energię kinetyczną. Energię kinetyczną obliczamy za pomocą wzoru: E k =1/2 m V 2 33

34 1. Ile wynosi energia potencjalna książki leżącej na biurku względem podłogi przyjmując, że wysokość biurka wynosi 0,8 m, a masa książki 200 g. 2. O ile zwiększy się energia potencjalna chłopca o masie 60 kg, jeżeli wyjdzie po schodach z parteru na piętro (3 m)? a) 1800J b) 2000J c)3600j d) 4000J 3. Sportowiec, podnosząc sztangę na wysokość 2,2 m, wykonał pracę równą 3960J. Jaka była masa sztangi z obciążeniem? 4. Samolot Jumbo Jet wraz z pasażerami ma masę około 350 ton. Ile wynosi jego energia potencjalna grawitacji podczas lotu na wysokości 3 km. a) 10500MJ b) MJ c) 30000MJ d) 80000MJ 5. Na biurku o wysokości 0,8 m leżą dwie książki o masach równych 0,4 kg 0,2 kg. Jaki jest stosunek energii potencjalnych grawitacji tych książek? 6. Dwa jabłka wiszą na jabłoni na tej samej wysokości. Masa pierwszego z nich jest dwa razy większa od masy drugiego. Porównaj ich energie. a) E 1 > E 2 b) E 1 < E 2 c) E 1 = E 2. 7.Jak zmieni się energia potencjalna grawitacji dziewczynki o masie 45 kg po zjechaniu na sankach z górki o wysokości 15 m? 34

35 a) zmaleje o 6750J b) zwiększy się o 6750J c) zmaleje o 750J d) zwiększy się o750j 8. Kopnięta piłka uzyskała szybkość 6 m/s. Ile wynosi energia kinetyczna tej piłki, przyjmując, że jej masa wynosi 0,5 kg. 9.Samochód osobowy o masie l tony porusza się z szybkością 36km/h. Ile wynosi energię kinetyczna tego samochodu, jaką energię kinetyczną będzie miał ten samochód, gdy będzie się poruszał z szybkością 72 km/h? Ile razy zwiększyła się energia kinetyczna samochodu przy dwukrotnym zwiększeniu prędkości tego samochodu? a) 50kJ;200kJ; 4 b) 25kJ;150kJ; 4 c) 75kJ;100kJ; 2 d) 100kj,100kJ; Największy słoń afrykański, zastrzelony w Angoli w 1974 roku, miał masę 12 ton. Ta odmiana słoni w biegu na krótkim dystansie może osiąga szybkość do 36 km/h. Jaką maksymalną energię kinetyczną może mieć biegnący słoń. 11. Samochód ciężarowy o masie 12 ton i samochód osobowy o masie 1200 kg jadą z tą samą szybkością. Który samochód ma większą energię kinetyczną i ile razy? a) 10 razy b) 15 razy c) 2 razy d) 20 razy 12. Jeden samochód osobowy o masie 1000 kg jedzie z szybkością 36 km/h. Drugi samochód o takiej samej masie jedzie z szybkością 72km/h. Ile razy energia kinetyczna drugiego samochodu jest większa od energii kinetycznej pierwszego samochodu? a) 4 razy b) 2 razy c) 3 razy d) 5razy 13. Energia kinetyczna pocisku poruszającego się z szybkością 800m/s wynosi 3200 J. Ile wynosi masa pocisku? 14. Na wykresie przedstawiono zależność energii kinetycznej samochodu od jego szybkości. Z wykresu wynika, że masa tego samochodu wynosi: a) 800kg b) 400kg c) 200kg d) 600kg. 35

36 15. Wózek o masie 0,5 kg ruszył z miejsca ruchem jednostajnie przyspieszonym z przyspieszeniem 2 m/s 2. Jaką energię kinetyczną uzyskał ten wózek po upływie 3 sekund od chwili ruszenia z miejsca? a) 9J b) 18J c) 15J d) 2J 16.Samolot sportowy leci na wysokości 400 m z szybkością 100 m/s. Która z jego energii: kinetyczna czy potencjalna ciężkości względem powierzchni ziemi jest większa? Przyjmujemy, że na wysokości lotu samolotu przyspieszenie ziemskie g 10 m/s 2 a) kinetyczna b) potencjalna ciężkości c) obie energie są sobie równe d) bez znajomości masy samolotu nie można udzielić odpowiedzi 17.Jeżeli dwa ciała o jednakowych masach poruszają się odpowiednio z szybkościami V 1 = 2 m/s i V 2 = 4 m/s, to iloraz energii kinetycznej pierwszego z nich do drugiego jest równy: a) 0,25 b) 0,5 c) 2 d) 4 18.Które z przedstawionych na rysunku ciał posiada energię kinetyczną i energię potencjalną ciężkości (względem powierzchni ziemi)? a) 1, 3, 5 b) 2, 3, 4 c) 3, 4, 5 d) 1, 2, 3, 4, Zasada zachowania energii mechanicznej Przypomnienie Zasada zachowania energii: Jeśli ciała układu oddziałują na siebie tylko siłami grawitacyjnymi lub sprężystości, a siła zewnętrzna nie wykonuje nad nimi pracy, to całkowita energia mechaniczna, czyli suma energii potencjalnej i kinetycznej wszystkich ciał tego układu, nie ulega zmianie. mgh = 1/2mV 2 Jeśli w układzie działają siły oporu ruchu (np. tarcie, opór), to energia mechaniczna układu maleje (nie jest zachowana). Sprawność maszyny obliczamy dzieląc pracę użyteczną wykonaną przez maszynę przez energię dostarczoną tej maszynie razy 100% 36

37 1.Śnieżce rzuconej pionowo do góry nadano szybkość 8 m/s. Na jaką maksymalną wysokość dotarła rzucona śnieżka? a) 3,2m b) 6,4m c) 1,8m d) 3,6m 2.Kamień o masie 0,5 kg rzucono pionowo do góry, nadając mu energię kinetyczną równą 25. Na jaką wysokość wzniesie się kamień? a) 5m b) 10m c) 15m d) d) 20m. 3.Piłkę o masie m rzucono w górę z prędkością V. W punktach 1, 2, 3 wpisz wzory, za pomocą których można obliczyć całkowitą energię mechaniczną piłki w tych punktach. 37

38 Ep = Ep 1 +E k1 = E k = const. 1. Ec = 2. E c = 3. E c = E p =mgh E p1 +E k1 mgh 1 +½ m V 1 2 E k = m V 2 4.W pustych miejscach wpisz odpowiedni rodzaj energii. 5.Oblicz, na jaką wysokość wzniesie piłka rzucona z szybkością 4m/s? 6.Piłkę puszczono swobodnie z balkonu na wysokości 5 m nad ziemią. Ile wynosi szybkość, z jaką piłka uderzy o ziemię, pomijając opór powietrza. a) 10m/s b) 15m/s 38

39 c) 20m/s d) 25m/s. 7.Spadanie ciała z pewnej wysokości trwało 4 s. Ile wynosi prędkość tego ciała tuż przed uderzeniem o ziemię?. Pomijamy opory. a) 45 m/s b) 40 m/s c) 35 m/s d) 30 m/s 8.Metalowa kulka spada swobodnie z wysokości 20 m. Pomijając opór powietrza, oblicz ile wynosi czas spadania kulki z tej wysokości. Przyspieszenie ziemskie g wynosi około 10 m/s 2. a) 3s b) 4s c) 2s d) 5s 9.Oblicz całkowitą energię mechaniczną ptaka o masie 4 kg lecącego z szybkością 108 km/h na wysokości 1,5 m nad ziemią. 10.Oblicz przyrost energii potencjalnej skrzyni o masie 25 kg, którą dźwig podnosi z wysokości 1,5 m nad ziemią na wysokość 5m. 11.Oblicz wysokość, na którą doleci rzucony pionowo w górę kamyk o masie 0,1 kg, jeśli w chwili wyrzucenia miał energię kinetyczną równą 15 J. 12.Naciągnięcie cięciwy łuku wymaga pracy 20 J. Z jaką szybkością odrywa się od cięciwy uwolniona strzała, jeżeli jej masa jest równa 100 g, a straty energii można pominąć. a) 2 m/s b) 20 m/s c) 0,25 m/s d) 100 m/s 13. Metalowa kulka o masie 100 g, znajdująca się na pewnej wysokości miała energię potencjalną 3,2 J. Jaką szybkość uzyskała kulka, spadając swobodnie z tej wysokości? a) 8m/s b) 10m/s c) 15m/s d) 20 m/s 14. Ciało o masie 2 kg spada swobodnie z wysokości 8 m. Jaka będzie energia kinetyczna ciała po przebyciu pierwszych 2 m. Przyspieszenie ziemskie g 10 m/s 2. a) 160J b) 120J c) 80J d) 40J 39

40 6.Dźwignia jako urządzenie ułatwiające wykonanie pracy Przypomnienie Dźwignia dwustronna, to maszyna prosta, ułatwiająca wykonanie pracy przez zastąpienie siły o większej wartości przez siłę o mniejszej wartości, innym kierunku i zwrocie oraz punkcie przyłożenia. Praca wykonana za pomocą dźwigni jest taka sama jak bez jej użycia. Warunek równowagi dźwigni dwustronnej to równość iloczynów wartości sił działających po obu stronach osi obrotu i długości ich ramion: F 1 r 1 = F 2 r 2 40

41 1. W przedstawionym na rysunku doświadczeniu z dźwignią, każdy z obciążników ma ciężar l N. Jaką wartość siły wskazuje siłomierz? a) 4N b) 6N c) 8N d) 16N 2.Używając nożyc, zastosowanych w sytuacji pokazanej na rysunku, działamy na nie pewną siłą. Ile razy większą siłą nożyce działają na skrawek papieru? a) około 4 razy b) około 2 razy c) około 0,5 razy d) około 0,25 razy 3.Za pomocą kołowrotu wyciągamy ze studni wiadro z wodą. Oblicz wartość siły, którą należy działać na ramię korby kołowrotu, aby wyciągnąć wiadro z wodą o łącznym ciężarze 300N. Przyjmij, że ramię korby kołowrotu r 1 =60 cm, a promień wału, na który nawija się lina, r 2 =15 cm. 4. Jeżeli na sznurze nawiniętym na wale kołowrotu studziennego (kołowrót jest odmianą dźwigni dwustronnej) o średnicy 20cm wisi wiadro z wodą o łącznym ciężarze 200 N, to wartość siły przyłożonej do rączki korby tego kołowrotu o długości 40 cm, powinna wynosić około: a) 200N b)100n c) 50N d) 30N 5.Robotnik podnosi ruchem jednostajnym prostoliniowym wiadro z zaprawą betonową o łącznym ciężarze 500N za pomocą bloku o ciężarze 40N. Jaka jest wartość siły, którą działa robotnik, jeżeli ciężar liny i tarcie pominiemy? 41

42 a) 250N b) 270N c) 460N d) 540N 6.Na rysunku przedstawiono dźwignię dwustronną Podaj niepewność pomiarową, z jaką za pomocą tej dźwigni mierzymy długości ramion r 1 i r 2 l = 7.Na huśtawce o długości 2,4 m usiedli Zosia i Marek. W jakiej odległości od środka powinna usiąść Zosia, aby huśtawka pozostawała w równowadze? Ciężary dzieci wynoszą odpowiednio: F Zosi = 400 n i F Marka = 250 N 7. Przemiany energii w zjawiskach cieplnych 7.1.Energia wewnętrzna i jej zmiana przez wykonanie pracy Przypomnienie Składniki energii wewnętrznej ciała: średnia energii kinetyczna chaotycznego ruchu cząsteczek ciała i energia potencjalna wynikająca z ich wzajemnego oddziaływania siłami międzycząsteczkowymi. Wzrost średniej energii kinetycznej chaotycznego ruchu cząsteczek ciała objawia się wzrostem temperatury. Energię wewnętrzną ciała można zwiększyć, wykonując pracę W, np. przy pokonywaniu tarcia lub odkształceniu tego ciała. E =W 42

43 1. Poniżej wymieniono przykłady różnych zjawisk. Podziel te zjawiska których energia wewnętrzna omawianego ciała zmienia się wskutek pracy, i na takie, w których energia wewnętrzna ciała zmienia się wskutek cieplnego przepływu energii: a) wodę na herbatę b) kulkę z plasteliny c) wiercimy wiertłem otwór w betonie d) uderzamy młotkiem w ołowianą blachę umieszczoną na kowadle e) lody wyjęte z lodówki pozostawiamy na talerzyku w pokoju 2.Podaj po dwa przykłady zmiany energii wewnętrznej ciała przy: a) tarciu b) uderzaniu c) ściskaniu d) ogrzewaniu 3.Jakie przemiany energii zachodzą podczas hamowania samochodu? 7.2.Cieplny przepływ energii Przypomnienie Energię wewnętrzną ciała możemy zmienić poprzez: wykonanie pracy (W) albo przez przekazanie ciepła Q, albo poprzez obydwa sposoby równocześnie. Przekazywanie ciepła Q ciału o niższej temperaturze przez ciało o temperaturze wyższej 43

44 E = Q Pierwsza zasada termodynamiki informuje nas o tym, jak można zmienić energię wewnętrzną ciała i czemu jest równa ta zmiana E w =W + Q Próżnia, gazy, ciecze, drewno, szkło i plastik są złymi przewodnikami ciepła. Dobrymi przewodnikami ciepła są metale. 44

45 7.3.Zjawisko konwekcji 45

46 1.Na schemacie pokoju zaznacz strzałkami prądy konwekcyjne w zimowy dzień przy nieszczelnym oknie. 2.Wymień skutki, jakie może spowodować brak prawidłowej wentylacji w mieszkaniu. 7.4.Ciepło właściwe Przypomnienie Ciepło potrzebne do ogrzania o T substancji o masie m obliczamy ze wzoru: Q = c m T c ciepło właściwe substancji Jeśli w zjawiskach dla których W = 0, to przyrost energii wewnętrznej ciała, któremu dostarczono ciepło, wynosi: E w = Q E w = c m T Ciepło właściwe informuje nas, ile ciepła (energii) należy dostarczyć, aby ogrzać 1 kg substancji o 1 K. Wielkość te wyrażamy w J/kg K. Różne substancje mają różne ciepła właściwe. Szybkość wymiany ciepła jest tym większa, im większa jest różnica temperatur między stykającymi się ciałami oraz im większa jest powierzchnia styku między nimi. 46

47 47

48 1..Do ogrzania masy 100g pewnego metalu od 20 0 C do C konieczny był cieplny dopływ w ilości 2000 J. Jaką wartość ma ciepło właściwe tego metalu? 2.Ile wynosi cieplny przepływ energii przy ogrzaniu masy 1 kg wody od 20 0 C do 30 0 C? Ciepło właściwe wody wynosi około 4200 J/kg* C. 3.Ile energii należy dostarczyć do l litra wody o temperaturze 16 0 C, aby doprowadzić ją do wrzenia (100 C). a) J b) J c) J d) J 4. Ile energii odda szklanka herbaty (0,25 l ) o temperaturze 96 C, pozostawiona w pokoju o temperaturze 18 C aż do całkowitego wystygnięcia. Ciepło właściwe wody (herbaty) wynosi około 4200 J/kg* C. a) J b) J c) J d) J 5. Do wanny nalano 250 litrów wody o temperaturze 40 C. Ile energii należy dostarczyć, aby tę ilość wody ogrzać od temperatury 15 C do 40 C. Ciepło właściwe wody wynosi około 4200 J/kg* C. a) J b) J c) J d) J 6. Do l kg wody dostarczono J energii. Jaki jest przyrost temperatury, jeżeli ciepło właściwe wody wynosi około 4200 J/kg* C. a) 20 0 C b) 30 0 C. c) 22 0 C d) 25 0 C 7. Do naczynia zawierającego pewną ilość wody dostarczono J energii. Woda ogrzała się o 80 C. Jaka ilość wody znajdowała się w naczyniu, zakładając że woda pobrała całą dostarczoną energię. a) 0,25l b) 0,15l c) 0,20l d) 0,35l 8.W dwóch identycznych kalorymetrach znajdowała się nafta i woda Do tych cieczy dostarczono tyle samo energii i przyrosty temperatur tych cieczy były takie same. Jaka jest masa nafty, wiedząc że masa wody wynosiła l kg. Energie pobraną przez kalorymetry możemy pominąć. Ciepło właściwe wody wynosi 4200 J/kg* C, a ciepło właściwe nafty wynosi 2100 J/kg* C. a) 2kg 48

49 b) 1kg c) 0,5kg d) 3kg 9.Temperatura wody w naczyniu wzrosła o 10 C.Posługując się bilansem cieplnym, oblicz zmianę temperatury wody gorącej pobraną przez naczynie należy pominąć. a)20 0 C b)10 0 C c) 30 0 C d) 40 0 C 10. Do wanny zawierającej 150 litrów wody o temperaturze 60 C wlano wodę o temperaturze 15 C. Po wymieszaniu temperatura wody wynosiła 45 C.Ile zimnej wody dolano do wanny. Energię pobraną przez wannę oraz straty energii należy pominąć. a) 75 l b) 65 l c) 55 l d) 85 l 11. Wodospad Niagara składa się z dwóch części: Horseshoe Falls o wysokości 48 m i American Falls o wysokości 51 m. O ile stopni powinna ogrzać się woda po przepłynięciu przez obie części wodospadu. Energię oddaną do otoczenia należy pominąć. a) 0,2 0 C b) 0,1 0 C c) 0,3 0 C d) 0,4 0 C 12. Kulka ołowiana o masie 0,05 kg poruszającą się z szybkością 200 m/s, uderzyła o stalowy pancerz. O ile stopni ogrzeje się ta kulka w wyniku zderzenia, jeżeli połowa energii kinetycznej kuli zmieni się na jej energie wewnętrzną. Ciepło właściwe ołowiu wynosi 130 J/kg* C. a) 77 0 C b) 67 0 C c) 57 0 C d) 87 0 C 13.Podstawową cechą dobrego kalorymetru, także szkolnego, jest skuteczne izolowanie cieplne jego wnętrza. Najlepiej zadanie to spełnia. a)wewnętrzna puszka metalowa b)pokrywka z izolatora cieplnego c) podkładki z izolatora cieplnego d) warstwa powietrza między puszkami 49

50 7.5.Przemiany energii w zjawiskach topnienia i parowania Przypomnienie Topnienie substancji (krystalicznej) zachodzi w stałej i charakterystycznej dla danej substancji temperaturze zwanej temperaturą topnienia. Krzepnięcie również zachodzi w stałej temperaturze. T t = T k Ciało topniejące pobiera ciepło z otoczenia (o temperaturze wyższej), zatem rośnie jego energia wewnętrzna (energia potencjalna cząsteczek): E w =Q =c t m (gdy W =0) Ciecz krzepnąca oddaje chłodniejszemu otoczeniu ciepło, więc jej energia wewnętrzna maleje o: E w =Q = c k m (gdy W =0) Ciepło topnienia substancji jest równe jej ciepłu krzepnięcia c t = c k Wielkości te wyrażamy w J/kg. Ciecz paruje w każdej temperaturze. Wrzenie polega na gwałtownym parowaniu cieczy w całej objętości. Wrzenie zachodzi w ściśle określonej temperaturze wrzenia (zależnej od zewnętrznego ciśnienia) i charakterystycznej dla każdej cieczy. Parująca ciecz pobiera z otoczenia ciepło: Q =c p m c p ciepło parowania cieczy, zwiększa się energia wewnętrzna pary (energia potencjalna jej cząsteczek) Q =c s m c s ciepło skraplania pary, energia wewnętrzna substancji podczas skraplania maleje. Ciepło skraplania substancji jest równe jej ciepłu parowania c s = c p 50

51 1.Ile energii należy dostarczyć bryle lodu o masie 5 kg i temperaturze 0 0 C, aby zmienić ją w wodę o tej samej temperaturze. Ciepło topnienia lodu wynosi 340 kj/kg. a) 1700kJ b) 1500kJ c) 1600kJ d) 1800kJ 2. Ile energii należy dostarczyć kostce lodu o masie 5 g i temperaturze 10 0 C aby ją zmienić w wodę o temperaturze 10 C. Ciepło właściwe lodu wynosi 2100 J /kg* C, ciepło właściwe wody 4200 J /kg* C,a ciepło topnienia lodu 340 kj/kg. a) 2015J b) 2215J c) 2035J d) 3015J 3. W odkrytym garnku woda przez pewien czas wrzała. W tym czasie z garnka odparował 1 litr wody. Ile energii stracono na odparowanie wody. Ciepło parowania wody wynosi 2260 kj/kg. a) 2260kJ b) 3260kJ c) 2280kJ d) 2200kJ 4. Jedną probówkę z wodą mieszczono w lodzie o temperaturze 0 C, drugą w wodzie o temperaturze 0 C. Czy woda zamarznie w którejś probówek? 51

52 a) nie b) tak w probówce umieszczonej w lodzie c) tak w probówce umieszczonej w wodzie d) tak w obu 5. Jaką ilość ciepła należy dostarczyć kawałkowi lodu o masie 0,5 kg, mającemu temperaturę -10 C, aby uległ stopieniu? Ciepło właściwe lodu wynosi 2,4 kj/kg C, a ciepło topnienia lodu: 334 kj/kg. a) 176 kj b) 179kJ c) 310kJ d) 334kJ 6. W wyniku niedopatrzenia, z czajnika wyparowało w czasie wrzenia 100g wody. Ile w ten sposób zmarnowano ciepła? Ciepło parowana wody - około 2500 kj/kg. a) 2500J b) 25kJ c) 250kJ d) kJ 7. Które z niżej przedstawionych twierdzeń jest błędne? a) wrzątek szybciej stygnie w czajniku ciemnym b) 1 0 C = 274K = ciepła a) Opisz procesy przedstawione na wykresie. b) Oblicz ciepło dostarczone w obu procesach. Przyjmij: c t = 335 kj/kg, c w lodu =2100 J/kg K 9.Wykres przedstawia zależność temperatury 0,5 kg pary wodnej od odprowadzonego ciepła. 52

53 a)opisz procesy przedstawione na wykresie. b)oblicz ciepło oddane w obu procesach. Przyjmij c w pary wodnej = J/kg K 8.Drgania i fale sprężyste 8.1.Ruch drgający Przypomnienie Ciężarek zawieszony na sprężynie lub na nitce, po wychyleniu z położenia równowagi wykonuje ruch drgający, zwany ruchem harmonicznym. Ruch drgający charakteryzują: amplituda i okres lub częstotliwość. Amplitudą drgań (A) nazywamy największe wychylenie z położenia równowagi. Okres (T) to czas jednego pełnego drgania. Częstotliwość (f) to liczba drgań w jednej sekundzie. Częstotliwość jest równa odwrotności okresu. [ A] =1m [ T] =1s [ f] =1/s =Hz Ciało drgające wraca do położenia równowagi ruchem przyspieszonym, a oddala się od niego ruchem opóźnionym. 53

54 Amplituda Okres Częstotliwość 1.Wykres przedstawia zależność położenia ciała drgającego od czasu. Zaznacz fragmenty wykresu, którym odpowiada ruch opóźniony tego ciała. 2.Zawieszony na sprężynie odważnik przyjął położenie 0. Po zadziałaniu na niego siłą zwróconą w dół wykonuje ruch drgający między punktami A i B. Największą energię potencjalną sprężystości odważnik ma w punktach.. 4.W przedstawionych na wykresie drganiach z upływem czasu zmienia się: 54

55 a) okres b) częstotliwość c) amplituda drgań d) rodzaj drgań 5. Odstępstwo od prostoliniowego rozchodzenia się fali obserwujemy, gdy występuje zjawisko: a) odbicia b) załamania c) dyfrakcji d) odbicia, załamania lub dyfrakcji 6. Aby obliczyć prędkość, z jaką rozchodzi się fala, należy znać jej: a) amplitudę i okres b) długość i okres c) długość i amplitudę d) częstotliwość i amplitudę 7.Jeżeli fala po przejściu z jednego ośrodka do drugiego zmniejszyła swoją długość, to: a) częstotliwość fali wzrosła b) częstotliwość fali zmalała c) prędkość fali wzrosła d) prędkość fali zmalała 8.W chwili gdy ciało poruszające się ruchem drgającym prostym osiąga największe wychylenie, wartość zerową osiąga jego: a) przyspieszenie b) siła c) prędkość d) całkowita energia 9.W czasie drgań obciążnika zawieszonego na sprężynie maksymalna wartość energii potencjalnej wynosi 2 J i maksymalna wartość energii kinetycznej wynosi 2 J. Jak zmienia się w czasie całkowita energia mechaniczna obciążnika (opory pominąć)? a) zmienia się od O do 2 J b) zmienia się od O do 4 J c) nie zmienia się i wynosi 2 J d) nie zmienia się i wynosi 4 J 10. Brzeszczot piłki do metalu umocowano w imadle i pobudzono do drgań. Ciało to wykonało 10 pełnych drgań w ciągu 4 sekund. Jaka jest częstotliwość i okres drgań brzeszczotu? a) 2,5Hz; 0,4s b) 2,0Hz; 0,4s c) 2,5Hz; 0,8s d) 0,5Hz; 0,4s 11.Odważnik zawieszony na sprężynie drga tak, że długość sprężyny zmienia się od l 1 = 20cm do l 2 = 26 cm. Ile wynosi amplituda drgań odważnika? a) 4cm b) 3cm c) 5cm d) 2cm 12. Na sprężynkach drgają dwie kulki. Jedna ma okres drgań równy 1,2 s, druga zaś drga z częstotliwością a) I 50 drgań; II 48 drgań b) I 48 drgań; II 51 drgań. c) I 52 drgań; II 46 drgań d) I 45 drgań; II 53 drgań 55

56 8.2.Wahadło.Wyznaczanie okresu i częstotliwości Przypomnienie Okres drgań wahadła wyznacza się, mierząc czas (t) określonej liczby n pełnych drgań, a następnie dzieląc go przez te liczbę: T= t/n Przy małych wychyleniach okres drgań wahadła nie zależy od amplitudy. Zjawisko to nosi nazwę izochronizmu. Okres drgań zależy od jego długości. Im większa długość, tym dłuższy okres wahań. Ruch drgający Ruch drgający to powtarzający się ruch wokół punktu równowagi. Cechy ruchu drgającego: -ruch odbywa się tam i z powrotem po tym samym torze, -powtarza się w równych odstępach czasu. DOŚWIADCZENIE Sprawdzamy czy okres drgań wahadła o jednakowej długości zależy od ilości drgań. l. Jeżeli obciążnik zawieszony na nitce i puszczony swobodnie (Rys. 1) zakreśla maksymalny łuk AB w czasie l s, to częstotliwość drgań tego obciążnika wynosi: a) 4 Hz b) l Hz c) 0,5 Hz d) 0,25 Hz. Rys Częstotliwość drgań pewnego ciała wynosi 50 Hz. Oznacza to, że: a) okres drgań tego ciała wynosi 50 s 56

57 b) ciało wykonuje 50 drgań w czasie l s c) ciało wykonuje 1/50 drgania w czasie l min d) ciało wykonuje 50 drgań w czasie l min. 3. Jedno z dwóch identycznych wahadeł wychylono mniej, a drugie więcej. Po zwolnieniu ich ruchy będą różnić się głównie: a) amplitudami b) okresami c) częstotliwościami d) częstotliwościami i amplitudami 4. Jeżeli człowiek wykonuje 20 oddechów w czasie l minuty, to częstotliwość oddychania wynosi: a) 20 Hz b) 3 Hz c) 1/2 Hz d) 1/3 Hz 5.Dwa wahadła o jednakowej długości odchylono tak, że wahadło I ma 3 razy większy kąt odchylenia od położenia pionowego niż wahadło II (Rys. 7). Po swobodnym puszczeniu: Rys. 7 a) oba wahadła będą miały jednakowy okres drgań b) wahadło I będzie miało mniejszy okres wahań c) wahadło I będzie miało większy okres wahań 6. Dwa wahadła o długościach l 1 i l 2 = 3 l 1 odchylono na taką samą odległość x i puszczono swobodnie (Rys. 8). Częstotliwość wahań będzie: a)dla obu wahadeł jednakowa b) większa dla wahadła dłuższego c) większa dla wahadła krótszego 8.3. Fala sprężysta Rys. 8 Przypomnienie Rozchodzące się w ośrodku zaburzenie nazywamy falą. Fala rozchodząca się w ośrodku sprężystym to fala sprężysta: w tym przypadku zaburzenie jest odkształceniem niewielkiego obszaru ośrodka lub zmianą zgęszczenia cząsteczek. W zależności od kierunku drgań porcji cząsteczek w porównaniu z kierunkiem rozchodzenia się fali rozróżniamy: fale poprzeczne kierunek drgań cząsteczek jest prostopadły do kierunku rozchodzenia się fali) 57

58 fale podłużne (kierunek drgań cząsteczek jest zgodny z kierunkiem rozchodzenia się fali). Fale charakteryzują: częstotliwość liczba drgań wykonywanych w czasie 1 s długość fali droga, jaka przebywa fala w czasie jednego okresu drgań cząsteczek szybkość fali zależna od rodzaju ośrodka amplituda fali równa amplitudzie drgań cząsteczek ośrodka. POJĘCIA I WIELKOŚCI OPISUJĄCE FALĘ MECHANICZNĄ wychylenie- (x) amplituda- (A) okres- (T) częstotliwość- (f) prędkość (szybkość) fali- (v) długość fali- λ(lambda) WZORY NA OBLICZNIE DŁUGOŚCI FALI λ=v x T 58

59 1.Z punktu A do ) ciężarek zawieszony na sprężynie porusza się ruchem: a) przyśpieszonym b) opóźnionym 8.4.Dźwięki i wielkości, które je opisują Przypomnienie Fale akustyczne słyszalne przez człowieka to fale o częstotliwościach zawartych w granicach od 20 Hz do Hz. Fale o częstotliwościach mniejszych od 20 Hz to infradźwięki, a o częstotliwościach większych od Hz to ultradźwięki. Fale akustyczne w cieczach i gazach są falami podłużnymi: polegają one na rozchodzeniu się następujących po sobie na przemian zagęszczeń i rozrzedzeń cząsteczek ośrodka. W ciałach stałych fale akustyczne mogą być zarówno poprzeczne, jak i podłużne. Szybkość rozchodzenia się fal akustycznych zależy od rodzaju ośrodka. W powietrzu fale dźwiękowe rozchodzą się z szybkością 340 m/s. Fale głosowe okresowe (o określonej częstotliwości) to tony i dźwięki. Fizyczne cechy dźwięku to: częstotliwość, natężenie (lub poziom natężenia) i charakter drgań: z nimi związane cechy rozpoznawalne subiektywnie (uchem): jak wysoki jest dźwięk, jak głośny jest dźwięk i jaka jest jego barwa. Poziom natężenia fali dźwiękowej wyrażamy w decybelach (bb). 59

60 1.Na ekranie komputera otrzymano trzy różne wykresy fal akustycznych. 60

61 Uszereguj fale według wzrastającej wysokości. 2.Na wykresie przedstawiono zależność wychylenia od czasu ciała drgającego. Amplituda drgań przedstawionych na wykresie jest równa.a okres drgań wynosi:. 3.Dźwięki nie mogą się rozchodzić w: a) gazach b) cieczach c) ciałach stałych d) próżni 4.Fala dźwiękowa przechodząc z powietrza do wody: a) zmienia swoją długość i prędkość, a nie zmienia częstotliwości b) zmienia długość, prędkość i częstotliwość c) zmienia tylko swoją prędkość d) zmienia prędkości, długości i częstotliwości 5.Wysokość dźwięku zależy od: a) amplitudy drgań źródła dźwięku b) częstotliwości drgań źródła dźwięku c) ośrodka, w którym rozchodzi się dźwięk d) materiału, z którego jest wykonane źródło dźwięku 6.W powietrzu dźwięki wysokie porównane z dźwiękami niskimi mają: a) większą długość fali b) mniejszą długość fali c) fale tej samej długości d) większą prędkość rozchodzenia się 7.Natężenie dźwięku wydawanego przez dane ciało głównie zależy od: a) częstotliwości drgań ciała b) okresu drgań ciała c) amplitudy drgań ciała d) długości fali dźwiękowej 8.Wysokość dźwięku wydawanego przez strunę, na przykład skrzypiec: a) można zmienić tylko zmieniając napięcie struny b) można zmienić tylko zmieniając długość struny c) można zmienić zmieniając długość lub napięcie struny d) jest stałą cechą danej struny zależną od jej grubości 9.Człowiek słyszy dźwięki o częstotliwości od około 20 Hz do 20 khz. Prędkość rozchodzenia się dźwięku wynosi 340 m/s. Jaki jest przedział długości fal akustycznych słyszalnych przez człowieka? a) od 17m do 0,017m b) od 17m do 0,19m c) od 20m do 0,017m d)od 15 do 0,012m 10.Która cecha dźwięku nie jest rozpoznawalna przez słuch? a) barwa b) szybkość c) głośność d) wysokość. 61

62 9.O elektryczności statycznej Neutrony Grzebień Tkanina Elektryczność statyczna to ładunek elektryczny nagromadzony w jednym miejscu. Przedmioty nie przewodzące zostają naelektryzowane poprzez utratę lub zyskanie elektronów, na przykład wtedy, gdy potrzemy grzebień o tkaninę. Protony Protony są to cząsteczki znajdujące się wraz z neutronami wewnątrz jąder atomów. Masa jednego protonu jest około razy większa od elektronu. Każdy proton posiada ładunek dodatni Jądro atomowe Elektron Atom składa się z dodatnio naładowanego jądra atomowego, wokół którego krążą elektrony, posiadające ładunek ujemny. Elektron jest 1840 razy mniejszy,stąd ruch elektronów jest możliwy. Neutrony to obojętnie elektrycznie cząstki, które wraz z protonami wchodzą w skład jąder atomowych. Swobodne neutrony zostają wyzwolone w reakcjach jądrowych, przebiegających, na przykład, w reaktorze atomowym. Elektrony to malutkie, naładowane ujemnie cząstki, krążące po orbitach jądra atomowego. W wielu metalach niektóre elektrony uwalniają się od atomów i poruszają swobodnie (tzw. wolne elektrony). Jeśli dany metal zostanie włączony w obwód, przenoszą one prąd elektryczny. 9.1.Elektryzowanie ciała przez tarcie i zetknięcie z ciałem naelektryzowanym Przypomnienie Istnieją dwa rodzaje ładunków. Przyjęto, że szkło przy pocieraniu elektryzuje się dodatnio (+), a ebonit elektryzuje się ujemnie (-). Elektryzowanie przez pocieranie polega na przejściu elektronów z jednego ciała do drugiego. To ciało, które traci elektrony, elektryzuje się dodatnio, a to, które zyskuje ujemnie. Całkowity ładunek pocieranych o siebie ciał się nie zmienia. Elektryzowanie ciała następuje także przez dotknięcie tego ciała innym ciałem naelektryzowanym. Następuje wtedy przemieszczenie się części elektronów z jednego ciała do drugiego. W związku z czym oba ciała są naelektryzowane ładunkiem tego samego znaku. Jednostką ładunku jest 1 kulomb (1C). 1C =6, elektronów. 62

63 Elektryzowanie ciała przez tarcie 63

64 Elektryzowanie ciała przez zetknięcie z ciałem naelektryzowanym 1.Zaznacz strzałką kierunek obrotu naelektryzowanej pałeczki szklanej, do której zbliżono naelektryzowaną rurkę PCV. 2. Jeżeli laskę ebonitową pocieramy kawałkiem wełnianej tkaniny, to: a) obydwa ciała elektryzują się ujemnie b) tylko laska elektryzuje się ujemnie c) laska elektryzuje się ujemnie, a tkanina dodatnio d) obydwa ciała elektryzują się dodatnio 3.Podczas czesania grzebieniem suche włosy elektryzują się przez: a) indukcję b) dotyk. c) tarcie d) żaden z wymienionych sposobów 4.Trzymany w dłoni pręt metalowy pocieramy suknem. W wyniku pocierania pręt: a) naelektryzuje się ujemnie b) naelektryzuje się dodatnio c) nie naelektryzuje się, gdyż metalu nie można elektryzować przez, pocieranie d)nie naelektryzuje się. gdyż został uziemiony przez, ciało ludzkie 5.Kulkę elektroskopu naelektryzowanego dodatnio dotknięto laską i zauważono, że zwiększył się kąt wychylenia wskazówki elektroskopu. Na tej podstawie można wnioskować, że laska: a) nie była naelektryzowana b) była naelektryzowana dodatnio c) była naelektryzowana ujemnie 64

65 d) mogła być naelektryzowana ujemnie bądź dodatnio 6.W wyniku pocierania pałeczki ebonitowej suknem oba ciała elektryzują się różnoimiennie. Zjawisko to wyjaśniamy: a) wytwarzaniem elektronów na pałeczce ebonitowej b) przemieszczaniem się elektronów i protonów c) przemieszczaniem się elektronów między tymi ciałami d) przemieszczaniem się jonów dodatnich między tymi ciałami 7. Jeżeli ciało jest elektrycznie obojętne, oznacza to, że: a) nie posiada ono żadnych ładunków elektrycznych b) posiada ładunki ujemne i dodatnie o jednakowej wartości c) musi być uziemione d) ma jednakową ilość protonów i neutronów 8.Jeżeli ciało zostało naelektryzowane ujemnie, oznacza to, że: a) nie posiada ładunków dodatnich b) oddało część elektronów c) oddało część protonów d) posiada więcej elektronów niż protonów 9.Jeżeli ciało jest naelektryzowane dodatnio, oznacza to, że: a) nie posiada ono w ogóle elektronów b) posiada jednakową liczbę protonów i elektronów c) pozbawione jest części protonów d) pozbawione jest części elektronów 10.W jaki sposób powstają jony? a) jony dodatnie powstają przez dołączenie protonu do atomu b) jony ujemne powstają przez odłączenie jednego lub kilku elektronów od atomu c) jony ujemne powstają przez odłączenie protonu od atomu d) jony powstają przez przyłączenie elektronów do atomu lub odłączenie elektronów od atomu 11. Jakim rodzajem ładunku elektrycznego obdarzone są cząstki? a) proton jest ujemny, neutron jest dodatni, elektron jest obojętny b) proton jest dodatni, neutron jest ujemny, elektron jest obojętny c) elektron jest ujemny, neutron jest dodatni, proton jest obojętny d) elektron jest ujemny, neutron jest obojętny, proton jest dodatni 12.Kierunek przemieszczania się ładunków elektrycznych w czasie uziemienia naelektryzowanego krążka metalowego poprawnie przedstawiają rysunki: 65

66 9.2.Siły wzajemnego oddziaływania ciał naelektryzowanych Przypomnienie Dwa jednoimienne naelektryzowane ciała odpychają się, a naelektryzowane różnoimiennie się przyciągają. Takie oddziaływanie ciała naelektryzowanych nazywamy oddziaływaniem elektrycznym. Siły wzajemnego oddziaływania nazywamy siłami elektrycznymi. Wartość siły elektrycznej wzajemnego oddziaływania ładunków maleje wraz ze wzrostem odległości między nimi, zaś wzrasta wraz ze wzrostem wartości ładunków. 66

67 1. Narysuj wektory sił wzajemnego oddziaływania dwóch kulek naelektryzowanych różnoimiennie. 2.Skutki wzajemnego oddziaływania elektrycznego kulek poprawnie ilustrują rysunki: a) 1 i 2 b) 2 i 3 c) 1 i 3 d) wszystkie 3.Dwie naelektryzowane kule oddziałują na siebie tak, jak przedstawiono na rysunku. Można z tego wnioskować, że kule są naelektryzowane: 67

68 a) jednoimiennie, a wartości ładunków mogą być jednakowe bądź różne b) jednoimiennie, a wartości ładunków są jednakowe c) różnoimiennie, a wartości ładunków mogą być jednakowe bądź różne d) różnoimiennie, a wartości ładunków są jednakowe 4.Gdy do kulki elektroskopu naładowanego ujemnie zbliżono plastikową linijkę, to wskazówka elektroskopu zwiększyła swoje wychylenie. Można z tego wnioskować, że linijka: a) nie była naelektryzowana b) była naelektryzowana ujemnie c) była naelektryzowana dodatnio d) nie możemy określić, czy była naelektryzowana, czy nie 9.3.Przewodniki i izolatory Przypomnienie Ciała, które łatwo przenoszą ( przewodzą) ładunek elektryczny, nazywamy przewodnikami. Do przewodników zaliczamy: metale, które w swoim wnętrzu zawierają swobodne elektrony, grafit, elektrolity (w tym woda z kranu) zjonizowane gazy i ciała organizmów żywych Ciała, w których nie ma nośników ładunku, nazywamy izolatorami. Izolatory nie przewodzą ( nie przenoszą) ładunków elektrycznych. Do izolatorów zaliczamy: m.in. sztuczne tworzywa, porcelanę, szkło, papier, gips. 68

69 1.Zaznacz strzałką kierunek ruchu elektronów w chwili, gdy dotkniemy ujemnie naelektryzowaną piłeczkę z foli aluminiowej 2.W którym z podpunktów wymienione są dwa izolatory i jeden przewodnik? a) woda destylowana, drewno, fajans b) srebro, rtęć, glin c) guma, miedź, sukno lniane d) ebonit, porcelana, szkło 9.4.Zjawisko indukcji elektrostatycznej. Zasada zachowania ładunku. Przypomnienie Elektryzowanie przewodnika przez indukcję polega na przemieszczeniu się w nim elektronów swobodnych pod wpływem zbliżanego naelektryzowanego ciała. Zbliżenie naelektryzowanego ciała do izolatora powoduje jego polaryzację elektryczną. W układzie ciał izolowanych elektrycznie od otoczenia całkowity ładunek suma ładunków dodatnich i ujemnych nie ulega zmianie. Ładunek może jedynie przemieszczać się z jednego ciała lub jego części do innego ciała lub jego części. To stwierdzenie nazywamy zasada zachowania ładunku. 69

70 1.Lekka, ujemnie naelektryzowana kulka wisi na jedwabnej nitce. Zbliżono do niej bardzo blisko drugą, nienaelektryzowaną kulkę zawieszoną na nitce. Można przewidzieć, że: a) kulki będą tylko wzajemnie się przyciągać b) kulki będą tylko wzajemnie się odpychać c) kulki nie będą się przyciągać ani odpychać d) kulki zetkną się na chwilę, po czym oddalą się od siebie 2.Do dwóch stykających się metalowych kuł. stojących na izolujących podstawkach, zbliżono laskę ebonitową potartą suknem. Można przewidzieć, że: a) kula X naelektryzuje się ujemnie, kula Y dodatnio b) kula X naelektryzuje się dodatnio, kula Y ujemnie c) obie kule naelektryzują się ujemnie d) żadna kula nie naelektryzuje się 70

71 3.Do metalowej kuli dostarczono kolejno trzy porcje ładunku elektrycznego: - 0,01 C, + 10mC, mC. Ile wynosi łączny ładunek kuli? a) l C b) 0,02 C c) l,02 C d) 1009,99 mc 4.Elektryzowanie ciał przez indukcję polega na: a) przemieszczaniu się protonów pod wpływem ciała naelektryzowanego b) przemieszczaniu się elektronów lub jonów pod wpływem sił pola elektrycznego c) dotknięciu ciała elektrycznie obojętnego ciałem naelektryzowanym d) połączeniu ze sobą dwóch ciał naelektryzowanych różnoimiennie 5.Dodatnio naelektryzowaną kulę umieszczono między dwiema małymi naelektryzowanymi kulkami K 1 i K 2,zawieszonymi na jedwabnych nitkach. Kulki odchyliły się tak, jak pokazano na rysunku. Jakim rodzajem ładunku naelektryzowaną jest każda kulka? a) K 1 ujemnym, K 2 dodatnim b) K 1, ujemnym, K 2 ujemnym c) K 1 dodatnim, K 2 ujemnym d) K 1 dodatnim, K 2 dodatnim 6.Aby naelektryzować ciało przez indukcję należy: a) dotknąć je naelektryzowaną kulką b) uziemić je c) potrzeć suknem d) zbliżyć do naładowanej kulki 9.5.Pole elektryczne Przypomnienie Obszar wokół ciała naelektryzowanego ma specjalne właściwości na każde inne ciało naelektryzowane na ładunki działa w tym obszarze siła elektryczna. Mówimy, ze ciało naelektryzowane wytwarza wokół siebie pole elektrostatyczne, tzn. jest jego źródłem. Pole elektryczne posiada energie i może wykonać prace, wprawiając w ruch ładunki elektryczne. 71

72 1.Wpisz znak nadmiarowego ładunku na kulkach A i B w sytuacji przedstawionej na rysunku. 2.Narysuj wektory sił działających na ładunek q umieszczony w punktach 1 i 2. 72

73 3.Wpisz znak nadmiarowego ładunku na kulkach A i B w sytuacji przedstawionej na rysunku. 3.Rysunek przedstawia pole elektrostatyczne wokół naelektryzowanej kuli. Jakim ładunkiem naelektryzowana jest kula? a)dodatnim b) ujemnym c) jest elektrycznie obojętnie 4.W punktach 1, 2, 3 pola elektrycznego umieszczono jednakowe ładunki próbne. W którym punkcie na ładunek próbny działa największa siła elektryczna? a)1 b) 2 c) 3 d) we wszystkich punktach siła ma jednakową wartość 5.Dodatni ładunek umieszczony w przedstawionym polu elektrostatycznym: a) będzie poruszał się w prawo b) będzie poruszał się w lewo c) pozostanie w spoczynku d) będzie poruszał się prostopadle do linii pola 6.Istnienie pola elektrostatycznego można wykryć za pomocą: a) dłoni b) maszyny elektrostatycznej c) naelektryzowanej kulki zawieszonej na jedwabnej nitce d) laski szklanej lub ebonitowej 73

74 9.6.Napięcie elektryczne( dla tych, którzy chcą wiedzieć więcej) 1. W czasie przemieszczania ładunku 2 C między równoległymi płytkami naelektryzowanymi różnoimiennie siły pola elektrycznego wykonały pracę 6 J. Napięcie między tymi płytkami wynosi: a) 12V b) 6V c) 3V d) 2V 2.W polu elektrostatycznym na ładunek 2 mc działa siła 0,2 N. Ile wynosi natężenie pola elektrostatycznego w tym punkcie pola. Jaka siła działałaby na ładunek 4 mc umieszczony w tym samym punkcie pola? a) 100N/C; 0,4N b) 100N/C; 0,8N c) 120N/C; 0,8N d) 50N/C; 0,4N 3.Metalową kulkę naelektryzowaną ładunkiem 0,5 mc umieszczono w jednorodnym polu elektrostatycznym o natężeniu 150 N/C. Jaka jest wartość siły elektrostatycznej działającej na tę kulkę? a) 0,075N b) 0,6N c) 0,006N d) 0,045N 4.Między okładkami kondensatora, naładowanego do napięcia 220 V, pod wpływem pola elektrostatycznego został przemieszczony pewien ładunek. Jaka wartość tego ładunku, jeżeli siły pola wykonały pracę 4,4 J? a) 20mC b) 15mC c) 10mC d) 5mC. 5.Między okładki kondensatora powietrznego dostał się naelektryzowany pyłek o ładunku 0, C i masie 0,001g. Jakie przyspieszenie uzyska pyłek pod wpływem pola elektrostatycznego o natężeniu 200 N/C? a) 400 m/s 2 b) 200 m/s 2 c) 100 m/s 2 d) 300 m/s 2. 74

75 10.O prądzie elektrycznym 10.1.Prąd elektryczny w metalach Przypomnienie Prąd elektryczny w przewodniku metalowym to ukierunkowany ruch elektronów pod wpływem sił elektrycznych. Prąd elektryczny może również płynąć, przez niektóre ciecze (elektrolity) i zjonizowane gazy. Skutkami przepływu prądu mogą być. m.in. wzrost temperatury przewodnika, wysyłanie czyli emisja światła, wykonanie pracy mechanicznej, oddziaływanie magnetyczne, ładowanie akumulatorów (reakcje chemiczne). Napięciem U AB miedzy dwoma punktami A, B przewodnika nazywamy iloraz pracy (W AB ) wykonanej przez siły elektryczne podczas przenoszenia ładunku z punku A do punktu B tego przewodnika i wartości przenoszonego ładunku. Napięcie miedzy dwoma punktami przewodnika informuje nas o tym, jaką pracę wykonują siły elektryczne przy przenoszeniu ładunku jednostkowego (1C) między tymi punktami. Jednostką napięcia jest 1 wolt 1V =1J/1C Istnienie napięcia między końcami przewodnika jest warunkiem koniecznym, aby w tym przewodniku płynął prąd elektryczny. Przyrząd służący do pomiaru napięcia nazywamy woltomierzem. 75

76 1.Właściwe zjawisko połącz strzałką z odpowiadającym mu skutkiem przepływu elektrycznego. zjawisko skutek I włączona w obwód żarówka zaczyna świecić cieplny II po włączeniu prądu umieszczona obok przewodnika igła kompasu chemiczny zmienia swoje położenie III na umieszczonej w siarczanie miedzi elektrodzie świetlny podłączonej do źródła prądu osadza się miedź IV włączoną w obwód spirala zaczyna grzać mechaniczny V podłączony do baterii silniczek podnosi ciężarek magnetyczny 10.2.Źródło prądu. Obwód elektryczny Przypomnienie W skład każdego obwodu elektrycznego wchodzą: źródło prądu, odbiornik i przewody łączące źródło z odbiornikiem. Graficznym obrazem obwodu elektrycznego jest schemat elektryczny, na którym poszczególne elementy obwodu przedstawia się za pomocą symboli. Na schematach elektrycznych oznaczamy tzw. umowny kierunek (zwrot)przepływu prądu, który jest przeciwny do zwrotu prędkości elektronów swobodnych. 76

77 77

78 1.Wykorzystujac poniższe elementy, narysuj schemat obwodu elektrycznego. 2.Zaznacz umowny kierunek prądu płynącego w obwodzie. 3.Z obwodu przedstawionego na rysunku wykręcono żarówkę o oporze R 2. W wyniku tego: a) żarówki o oporze R 1 i R 2 nadal świecą, b) żarówki o oporze R 1 i R 3 przestały świecić, c) świeci tylko żarówka o oporze R 2, d) świeci tylko żarówka o oporze R 3 4.Opór zastępczy oporników połączonych jak na rysunku ma wartość 5. Z obwodu przedstawionego na rysunku wykręcono żarówkę o oporze R 2. W wyniku tego: a) żarówki o oporze R 1 i R 3 nadal świecą, b) żarówki o oporze R 1 i R 3 przestały świecić, c) świeci tylko żarówka o oporze R 1, d) świeci tylko żarówka o oporze R 3 78

79 1. Narysuj schemat obwodów przedstawionych poniżej. 7.W którym obwodzie żaróweczki świecą? a) w obwodzie 1 b) w obwodzie 2. 8.Aby płynął prąd elektryczny przez żarówkę: muszą być zamknięte wyłączniki w przypadku wystarczy zamknąć jeden wyłącznik w przypadku.. 79

80 9.W którym przypadku żarówka będzie świecić 10.w którym przypadku nie spowodujemy zwarcia, zamykając wyłącznik W 10.3.Natężenie prądu elektrycznego Przypomnienie Natężenie prądu informuje nas, jaki ładunek elektryczny (q) przepływa w jednostce czasu(t) przez dowolny przekrój przewodnika. I =q/t Jednostką natężenia prądu jest amper 1A =1C/1s Do pomiaru natężenia prądu służy amperomierz. Ładunek elektryczny można wyrażać w kulombach, amperosekundach i amperogodzinach. 1C = 1As 1Ah = 3600As 80

81 1.Przez poprzeczny przekrój przewodnika przepływa w ciągu l minuty ładunek 120 C. Natężenie prądu w tym przewodniku wynosi: a) 2A b) 2,5A c) 3A d) 5A 2. Przez przewodnik płynie prąd o natężeniu 2 A. Jaki ładunek przepływa przez poprzeczny przekrój tego przewodnika w ciągu l minuty? a) 120C b) 150C c) 100C d) 110C 3. Akumulator samochodowy został naładowany prądem o natężeniu 4,5 A w czasie 15 godzin. Zakładając, że sprawność akumulatora wynosi 80% oblicz jaki ładunek zgromadzony w akumulatorze i jak długo można z niego czerpać prąd o natężeniu 6 A? a) C;9h b) C; 8h c) C;4h d) C; 9h 4. Akumulatory charakteryzujemy, podając tak zwaną pojemność akumulatora w amperogodzinach (Ah). Jaką a) ładunek elektryczny b) napięcie elektryczne c) natężenie elektryczne d) opór elektryczny 81

82 5. Akumulator samochodowy ma pojemność 45 Ah. Jaki ładunek wyrażony w kulombach jest zgromadzony w akumulatorze? a) C b) C c) C d) C 6. Pojemność naładowanego akumulatora wynosi 36 Ah. Zakładając, że akumulator jest w danej chwili naładowany w 75%, oblicz, jak długo będzie pracował rozrusznik samochodu, jeżeli pobiera on w czasie rozruchu samochodu, jeśli pobiera prąd o natężeniu 108 A. Wyjaśnij, dlaczego kierowca powinien włączać rozrusznik tylko na kilka sekund, a gdy silnik nie zapali, po krótkiej przerwie ponowić próbę. a) 10 min b) 15 min c) 20 min d) 5 min 7. Przez żarówkę przepływa prąd o natężeniu 0,25 A. Jaki ładunek przepłynie przez tę żarówkę w ciągu l godziny? a) 900C. b) 450C c) 1200C d) 1500C 10.4.Prawo Ohma. Wyznaczanie oporu elektrycznego opornika Przypomnienie Prawo Ohma: Natężenie prądu w przewodniku jest wprost proporcjonalne do napięcia przyłożonego między końcami przewodnika. Stały dla danego przewodnika iloraz napięcia U między jego końcami i natężenia prądu I w nim płynącego nazywamy oporem elektrycznym i oznaczamy go literą R R = U/I Jednostką oporu elektrycznego jest om (1 ) 1 = 1V/1A 82

83 1.Przez żarówkę podłączoną do źródła napięcia 12 V płynie prąd 3,2 A. Jaki jest opór żarówki? 2.Rysunek przedstawia zależność natężenia prądu od napięcia przyłożonego do odbiornika podstawie tego wykresu oblicz opór przewodnika Ile wynosi opór elektryczny grzałki, jeżeli przez tę grzałkę włączoną do sieci o napięciu 220 V płynie prąd o natężeniu 5 A? 4.Na podstawie wykresów sporządzonych dla różnych obwodów odpowiedz na pytanie: W którym obwodzie odbiornik miał większy opór i ile razy? 83

84 5.Do jakiego napięcia podłączono opornik o oporze 15, jeżeli płynie przez niego prąd o natężeniu 150 ma? 6. Przez opornik o oporze 2 k płynie prąd o natężeniu 0,1 A. Do jakiego napięcia został podłączony ten opornik? 7. Jakie jest natężenie prądu płynącego przez opornik o oporze 12 k podłączony do źródła napięcia 12 V? 8. Jakie jest natężenie prądu w żarówce włączonej do sieci o napięciu 220 V, wiedząc, że jej opór podczas świecenia wynosi Przez opornik o oporze 50 płynie prąd o natężeniu 10 ma. Ile wynosi przyłożone napięcie i moc wydzieloną w tym oporniku? 10.Jaki jest opór żarówki dostosowanej do napięcia 12 V, jeżeli przy tym napięciu płynie przez nią prąd o natężeniu 2 A? Jaka energia wydziela się w ciągu l sekundy? a) 6 ; 24W b) 8 ; 12W c) 18 ; 22W d) 16 ; 4W 11.Jaki jest opór żarówki o mocy 100 W, dostosowanej do napięcia 220V? a) 484 b) 284 c) 480 d) Jaka jest moc grzałki o oporze 50 włączonej do sieci o napięciu 220V? a) 1000W b) 968W c) 530W d) 870W 13.Która z dwóch żarówek, dostosowanych do napięcia 220 V, ma mniejszy opór o mocy 100 W, czy o mocy 40 W? a) 100W b) 40W c) opory są równe 14. Masz do dyspozycji amperomierz, źródło napięcia, opornik o znanym oporze i nie znany opornik. Zaplanuj doświadczenie pozwalające wyznaczyć wartość nieznanego oporu. 15. Kilogram wody o temperaturze początkowej 20 C ogrzano do temperatury wrzenia w czajniku elektrycznym o oporze 35, w czasie 10 minut. Ile wynosi napięcie zasilające czajnik. Straty energii należy pominąć. 84

85 a) 140V b) 220V c) 380V d) 110V 16.Kuchenka elektryczna przy napięciu 220 V ma moc 1000 W. Jaka będzie moc tej kuchenki, gdy podłączymy ją do źródła napięcia 110 V? Zakładamy, że opór kuchenki jest stały. a) 250W b) 300W c) 200W d) 150W 17. W elektrycznym czajniku można zagotować l litr wody o temperaturze początkowej 20 C w czasie 10 minut. Napięcie zasilające czajnik wynosi 220 V. Opór spirali czajnika wynosi: (Straty energii pomiń.) a) 80 b) 86 c) 50 d) Obwody elektryczne i ich schematy Przypomnienie Odbiorniki mogą być połączone szeregowo lub równolegle. Odbiorniki połączone szeregowo mogą pracować tylko równocześnie. Odbiorniki połączone równolegle mogą pracować niezależnie od pozostałych. 85

86 1.Ile wynosi opór elektryczny każdego z dwóch identycznych oporników w sytuacji przedstawionej na rysunku, jeżeli napięcie na zaciskach baterii wynosi 3V? a) 0,5 b) 2 c) 4 d) 4,5. 2.Ile wynosi opór zastępczy dwóch oporników o oporach 3 i 2 połączonych szeregowo? 3. Ile wynosi opór zastępczy dwóch oporników o oporach 2 i 4 połączonych równolegle? 4. Jaki będzie opór zastępczy czterech jednakowych oporników o oporze 2 każdy, połączonych szeregowo? 4. Opór całkowity układu pięciu identycznych oporników połączonych równolegle wynosi 10. Ile wynosi opór jednego opornika? a) 0,5 b) 2 c) 5 d) Praca i moc prądu elektrycznego Przypomnienie Praca prądu elektrycznego w danym odbiorniku jest równa iloczynowi napięcia (U) miedzy jego zaciskami, natężenia prądu (I) płynącego w nim i czasu pracy (t). Jednostkami pracy prądu są dżul (1J), zwany też watosekundą (1Ws), i kilowatogodzina (1 kwh). 1 kwh = 1000W 3600s = Ws = J = 3,6 MJ Iloraz pracy prądu (W) i czasu (t), w którym ta praca została wykonana, nazywamy mocą. P =W/t Moc odbiornika energii elektrycznej, równa jest iloczynowi napięcia (U) miedzy jego zaciskami i natężenia prądu (I) płynącego przez ten odbiornik P =U I Jednostką mocy jest wat (1W) 1W =1V 1A 86

87 Energia elektryczna ulega w odbiornikach zamianie na inne rodzaje energii, np. energie wewnętrzną, świetlną, fal akustycznych, mechaniczną. Praca prądu elektrycznego Sposób podłączania mierników. Woltomierz podłączamy równolegle do elementów obwodu lub źródła prądu. Amperomierz w szereg w obwodzie. Opornik stawia opór przepływającemu prądowi wydzielając ciepło (wykonuje pracę w określonym czasie tzw. MOC mierzoną w watach). MOC ODBIORNIKA (np.: żarówki, kuchenki elektrycznej, grzałki, suszarki,...) P = U * I [W] [wat] 1. Przez żarówkę o mocy 1/125 W płynie prąd o natężeniu 0,25 A. Jakie jest napięcie obwodu, do którego została włączona żarówka? 2.Żarówka pobrała w czasie 2 godzin 18 kj energii. Jaka jest moc tej żarówki? 3.Jakie jest średnie natężenie prądu płynącego przez żarówkę o mocy 100W włączoną do sieci o napięciu 220 V? 87