10. Jakie przyśpieszenie ma satelita krążący wokół Ziemi po orbicie kołowej na wysokości równej promieniowi Ziemi nad jej powierzchnią? 11.

Transkrypt

1 Pytania i zadania kontrolne do programu wykładu fizyki dla studentów pierwszego roku studiów zaocznych na kierunku Informatyki w Wyższej Szkole Informatyki w Łodzi ( Uwaga: Ocena opracowania zależy nie tylko od poprawności odpowiedzi lecz przede wszystkim od umiejętnego i jasnego wykazania, jak ona wynika logicznie z poznanych prawidłowości fizycznych oraz przyjętego w fizyce słownictwa, stosownie do warunków podanych w zadaniu lub domyślnych warunków w opisanej sytuacji ) Pierwszy semestr: 1. Czemu równe są : iloczyn wektorowy oraz iloczyn skalarny wersorów k i j? 2. W przypadku jakiego ruchu wektor przyśpieszenia jest stale prostopadły do wektora prędkości? 3. W jakim ruchu przyśpieszenie jest stale styczne do toru? 4. Jaki zwrot względem patrzącego na tarczę zegarka ma wektor prędkości kątowej obrotu wskazówek zegarka? 5. Kamyk rzucony poziomo z wieży stojącej na płaskim poziomym terenie spadł na Ziemię po 2 sekundach w odległości 12 metrów od podstawy wieży. Jaka była prędkość początkowa rzutu kamyka oraz wysokość wieży? 6. Jaką prędkość względem Ziemi ma człowiek idący w poprzek platformy wagonu z prędkością 3 km/h podczas gdy wagon jest przetaczany po torach z prędkością 4 km/h? 7. Lokomotywa jedzie po torze z prędkością 80 km/h. Jej koła o średnicy 1 m toczą się po szynach bez poślizgu. Jaką liniową prędkość chwilową ma punkt na obwodzie koła lokomotywy w chwili gdy znajduje się najwyżej? Jaką prędkość kątową obrotu mają koła lokomotywy? 8. Przy jakim wychyleniu ciała znajdującego się w ruchu harmonicznym jego prędkość chwilowa równa jest zero? 9. Przy jakich wychyleniach w ruchu harmonicznym ciało drgające ma największe wartości przyśpieszenia?

2 10. Jakie przyśpieszenie ma satelita krążący wokół Ziemi po orbicie kołowej na wysokości równej promieniowi Ziemi nad jej powierzchnią? 11. Jaką pracę wykonuje tragarz przenoszący walizkę ruchem jednostajnym po peronie poziomym na odległość 20 m? 12. Jak zmieni się długość drogi hamowania samochodu na poziomej jezdni, jeżeli jego prędkość początkowa zwiększy się trzykrotnie, a siła hamowania w obu przypadkach będzie taka sama? 13. Jak zmieni się energia kinetyczna ciała rzuconego pionowo do góry względem początkowej jego energii kinetycznej przy rzucie, kiedy wzniesie się ono na połowę wysokości maksymalnego jego wzniesienia? 14. Dwie gwiazdy pod wpływem wzajemnego oddziaływania grawitacyjnego krążą wokół wspólnego środka masy po orbitach kołowych. Promień orbity jednej gwiazdy jest trzykrotnie większy od promienia orbity drugiej gwiazdy. Jaki jest stosunek mas tych gwiazd oraz ich prędkości liniowych w ruchu po orbitach? 15. Porównać przyśpieszenia dwu gwiazd związanych siłami grawitacji i krążących po orbitach kołowych wokół wspólnego środka masy wiedząc, że jedna z nich ma 5 razy większą masę od masy drugiej gwiazdy. 16. Z jakiej prawidłowości fizycznej korzysta przysłowiowy kot, który zawsze spada na łapy, niezależnie od pozycji wyjściowej w chwili rozpoczęcia spadania? 17. W jaki sposób można wydłużyć trzykrotnie okres wahań wahadła matematycznego? 18. Zaproponować, jak w prosty sposób, bez specjalnego urządzenia, kosmonauci lądujący na Księżycu mogliby zmierzyć grawitacyjne przyśpieszenie na jego powierzchni. 19. Spoczywająca cząstka elementarna o masie m rozpada się na dwa fotony. Co można powiedzieć o energiach i pędach tych fotonów? 20. Przy jakiej prędkości zbliżania się cząstki elementarnej promieniowania kosmicznego do Ziemi jej masa relatywistyczna dla obserwatora na Ziemi będzie dwukrotnie większa od jej masy spoczynkowej?

3 21. Ze statku kosmicznego oddalającego się od Ziemi z prędkością równą 0,1c wysyłane są w kierunku jego lotu krótkie laserowe błyski światła. Z jaką prędkością oddalają się fotony tego światła od Ziemi? 22. Cząstka elementarna promieniowania kosmicznego zbliża się do Ziemi z prędkością równą (4/5)c. Porównać jej relatywistyczną energię kinetyczną względem Ziemi z jej energią spoczynkową. Drugi semestr: 23. Dwa punktowe ciała, naładowane jednoimiennymi ładunkami elektrycznymi, uzyskują przyśpieszenia pod wpływem wzajemnego oddziaływania kulombowskiego. Jak zmienią się ich przyśpieszenia, gdy odległość między nimi wzrośnie trzykrotnie? 24. Potencjał elektryczny w punkcie odległym o jeden metr od naładowanego ciała punktowego wynosi 120 woltów. Jaką pracę wykonuje siła pola elektrycznego przemieszczając ciało o ładunku 3 milikulomby z odległości 2 metry na odległość 4 metry od naładowanego ciała punktowego? 25. W czterech narożnikach kwadratu znajdują się ciała naładowane jednakowymi ładunkami jednoimiennymi. Jakie jest natężenie pola elektrycznego wytworzonego przez te ładunki na przecięciu przekątnych kwadratu? 26. Jak zmieni się różnica potencjałów między płytkami naładowanego próżniowego kondensatora płaskiego, gdy odległość pomiędzy nimi zostanie zwiększona pięć razy, a między płytki zostanie włożony polietylen? 27.Trzy kondensatory o pojemności po 1500 mikrofaradów połączono szeregowo. Otrzymany układ naładowano do napięcia równego 1 kilowolt. Jaki ładunek elektryczny i energia zostały zgromadzone w tym układzie kondensatorów? 28. Jaki ładunek elektryczny przepłynął przez żarówkę latarki kieszonkowej, która zasilana z baterii prądem o natężeniu 0,3 ampera świeciła bez przerwy 2 minuty? 29. Dwie jednakowe żarówki połączone równolegle zasilane są z baterii o oporze wewnętrznym równym oporowi jednej żarówki. Jak zmieni się natężenie prądu pobieranego z

4 baterii po przepaleniu się jednej z żarówek? 30. Na dwu żarówkach samochodowych przystosowanych do zasilania z akumulatora samochodowego są oznaczenia: na jednej z nich 5 watów, a na drugiej - 25 watów. Porównać ich opory? 31. Trzy oporniki o oporach po 15 omów połączono ze sobą w trójkąt. Do dwóch wierzchołków tego trójkąta przyłączono ogniwo o SEM = 1,2 V. W tym obwodzie popłynął prąd o natężeniu 0,1 A. Wyznaczyć opór wewnętrzny ogniwa. 32. Elektron ze strumienia promieniowania kosmicznego przelatuje poziomo nad równikiem Ziemi w kierunku wschodnim. Wektor indukcji ziemskiego pola magnetycznego nad równikiem skierowany jest poziomo na północ. Jaki kierunek i zwrot ma siła Lorentza działająca na ten elektron? 33. W monitorze komputerowym elektrony wiązki padającej na ekran monitora zostały uprzednio przyśpieszone w polu elektrycznym pomiędzy katodą i ekranem monitora, do których przyłożone jest napięcie 30 kilowoltów. Średnie natężenie prądu wiązki elektronów wynosi 2 mikroampery. Jaką moc oddaje ta wiązka elektronów na ekranie podczas pracy monitora? 34. Transformator lutownicy elektrycznej zasilany prądem zmiennym z sieci miejskiej o napięciu skutecznym 230 woltów wytwarza w uzwojeniu wtórnym złożonym z dwu zwojów skuteczną SEM równą 2,3 wolta. Wyznaczyć liczbę zwojów uzwojenia pierwotnego tego transformatora przyjmując, że jest to transformator idealny. 35. Jaką indukcyjność ma obwód elektryczny, w którym szybkość zmiany natężenia prądu równa 2 ampery na sekundę wywołuje siłę elektromotoryczną samoindukcji równą 6 woltów? 36. Jakim biegunem magnetycznym zbliżany jest do cylindrycznej zwojnicy wzdłuż jej osi magnes sztabkowy, jeśli dla zbliżającego magnes kierunek indukowanego prądu w zwojach jest zgodny z kierunkiem ruchu wskazówek zegara? 37. Jak długo będzie trwało rozładowanie kondensatora przez opornik od napięcia 160 V do 10 V, jeżeli po początkowych 5-ciu sekundach rozładował się on do napięcia 80 woltów?

5 38. Jaki warunek musi być spełniony aby w obwodzie elektrycznym RLC mógł być wywołany rezonans? 39. W jaki sposób można zwiększyć trzykrotnie częstotliwość drgań własnych obwodu elektrycznego RLC? 40. Jaką rolę spełnia antena w nadajnikach i odbiornikach radiowych, telewizyjnych oraz telefonach komórkowych? 41. Na jakiej zasadzie działa światłowód służący do przesyłania sygnałów na duże odległości zamiast kabli przewodników elektrycznych? 42. Jak należy rozumieć stwierdzenie, że światło ma naturę falowo-korpuskularną?