Zadania rozwiązywane bez obliczeń

Podobne dokumenty
Zestaw zadań na I etap konkursu fizycznego. Zad. 1 Kamień spadał swobodnie z wysokości h=20m. Średnia prędkość kamienia wynosiła :

Zad. 1 Samochód przejechał drogę s = 15 km w czasie t = 10 min ze stałą prędkością. Z jaką prędkością v jechał samochód?

Oddziaływania. Wszystkie oddziaływania są wzajemne jeżeli jedno ciało działa na drugie, to drugie ciało oddziałuje na pierwsze.

Statyka Cieczy i Gazów. Temat : Podstawy teorii kinetyczno-molekularnej budowy ciał

Blok 6: Pęd. Zasada zachowania pędu. Praca. Moc.

1. Wykres przedstawia zależność wzrostu temperatury T dwóch gazów zawierających w funkcji ciepła Q dostarczonego gazom.

Fizyka 1- Mechanika. Wykład 4 26.X Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

Dynamika ruchu postępowego, ruchu punktu materialnego po okręgu i ruchu obrotowego bryły sztywnej

14P POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII. POZIOM PODSTAWOWY (od początku do grawitacji)

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY z FIZYKI DLA UCZNIÓW DOTYCHCZASOWYCH GIMNAZJÓW ORAZ KLAS DOTYCHCZASOWYCH GIMNAZJÓW 2017/2018 ELIMINACJE SZKOLNE

Klucz odpowiedzi. Konkurs Fizyczny Etap III

Zestaw 1cR. Dane: t = 6 s czas spadania ciała, g = 10 m/s 2 przyspieszenie ziemskie. Szukane: H wysokość, z której rzucono ciało poziomo, Rozwiązanie

Zakład Dydaktyki Fizyki UMK

Zadanie 2 Narysuj wykres zależności przemieszczenia (x) od czasu(t) dla ruchu pewnego ciała. m Ruch opisany jest wzorem x( t)

Podstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich. Dynamika

III Powiatowy konkurs szkół ponadgimnazjalnych z fizyki finał

KONKURS FIZYCZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW WOJEWÓDZTWA MAZOWIECKIEGO

Konkurs fizyczny - gimnazjum. 2018/2019. Etap rejonowy

PRACA. MOC. ENERGIA. 1/20

Konkurs fizyczny szkoła podstawowa. 2018/2019. Etap rejonowy

3. Zadanie nr 21 z rozdziału 7. książki HRW

ELEKTROSTATYKA. cos tg60 3

ZADANIA Z FIZYKI NA II ETAP

36P POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII. POZIOM PODSTAWOWY (od początku do optyki geometrycznej)

Ćwiczenie: "Dynamika"

WOJEWÓDZKI KONKURS Z FIZYKI DLA UCZNIÓW GIMNAZJUM ROK SZKOLNY 2014/2015, ETAP REJONOWY

We wszystkich zadaniach przyjmij wartość przyspieszenia ziemskiego g = 10 2

Fizyka elementarna - Zadania domowe. Części 1 i 2. Przygotowanie: Piotr Nieżurawski ( )

We wszystkich zadaniach przyjmij wartość przyspieszenia ziemskiego g = 10 2

Konkurs przedmiotowy z fizyki dla uczniów gimnazjów

Kuratorium Oświaty w Lublinie ZESTAW ZADAŃ KONKURSOWYCH Z FIZYKI DLA UCZNIÓW GIMNAZJUM ROK SZKOLNY 2015/2016 ETAP OKRĘGOWY

ETAP I - szkolny. 24 listopada 2017 r. godz

KONKURS MATEMATYCZNO FIZYCZNY 11 marca 2010 r. Klasa II

Imię i nazwisko ucznia Data... Klasa... Ruch i siły wer. 1

Test sprawdzający wiedzę z fizyki z zakresu gimnazjum autor: Dorota Jeziorek-Knioła

ZADANIA DLA CHĘTNYCH NA 6 (SERIA I) KLASA II

ZASADY DYNAMIKI NEWTONA

Imię i nazwisko: ... WOJEWÓDZKI KONKURS Z FIZYKI Z ASTRONOMIĄ DLA UCZNIÓW GIMNAZJUM ROK SZKOLNY 2012/2013 ETAP I SZKOLNY

POWTÓRKA PRZED KONKURSEM CZĘŚĆ E ZADANIA ZAMKNIĘTE

Zasady dynamiki Newtona

09P POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII. POZIOM PODSTAWOWY (dynamika ruchu prostoliniowego)

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY z FIZYKI DLA UCZNIÓW DOTYCHCZASOWYCH GIMNAZJÓW ORAZ KLAS DOTYCHCZASOWYCH GIMNAZJÓW 2017/2018 ELIMINACJE REJONOWE

WOJEWÓDZKI KONKURS Z FIZYKI DLA UCZNIÓW GIMNAZJUM, ROK SZKOLNY 2015/2016, ETAP REJONOWY

A) 14 km i 14 km. B) 2 km i 14 km. C) 14 km i 2 km. D) 1 km i 3 km.

25 POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII POZIOM ROZSZERZONY. (od początku do prądu elektrycznego)

FIZYKA. karty pracy klasa 3 gimnazjum

SPRAWDZIAN NR Oceń prawdziwość każdego zdania. Zaznacz P, jeśli zdanie jest prawdziwe, lub F, jeśli jest

Elektrostatyka. A. tyle samo B. będzie 2 razy mniejsza C. będzie 4 razy większa D. nie da się obliczyć bez znajomości odległości miedzy ładunkami

Fizyka Podręcznik: Świat fizyki, cz.1 pod red. Barbary Sagnowskiej. 4. Jak opisujemy ruch? Lp Temat lekcji Wymagania konieczne i podstawowe Uczeń:

WOJEWÓDZKI KONKURS Z FIZYKI DLA UCZNIÓW GIMNAZJUM ROK SZKOLNY 2014/2015. Imię i nazwisko:

Podstawowy problem mechaniki klasycznej punktu materialnego można sformułować w sposób następujący:

PRACA Pracą mechaniczną nazywamy iloczyn wartości siły i wartości przemieszczenia, które nastąpiło zgodnie ze zwrotem działającej siły.

Na wykresie przedstawiono zależność drogi od czasu trwania ruchu dla ciał A i B.

KONKURS PRZEDMIOTOWY Z FIZYKI dla uczniów dotychczasowych gimnazjów

Zad. 5 Sześcian o boku 1m i ciężarze 1kN wywiera na podłoże ciśnienie o wartości: A) 1hPa B) 1kPa C) 10000Pa D) 1000N.

POWTÓRKA PRZED KONKURSEM CZĘŚĆ 14 ZADANIA ZAMKNIĘTE

4. Jeżeli obiekt waży 1 kg i porusza się z prędkością 1 m/s, to jaka jest jego energia kinetyczna? A. ½ B. 1 C. 2 D. 2

III Powiatowy konkurs gimnazjalny z fizyki finał

Materiały pomocnicze 5 do zajęć wyrównawczych z Fizyki dla Inżynierii i Gospodarki Wodnej

Fizyka 1- Mechanika. Wykład 4 27.X Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

(t) w przedziale (0 s 16 s). b) Uzupełnij tabelę, wpisując w drugiej kolumnie rodzaj ruchu, jakim poruszała się mrówka w kolejnych przedziałach czasu.

ZBIÓR ZADAŃ STRUKTURALNYCH

Uczennica wyznaczyła objętość zabawki o masie 20 g po zanurzeniu jej w menzurce z wodą za pomocą sztywnego, cienkiego drutu (patrz rysunek).

pobrano z serwisu Fizyka Dla Każdego zadania fizyka, wzory fizyka, matura fizyka

Egzamin z fizyki Informatyka Stosowana

Praca domowa nr 2. Kinematyka. Dynamika. Nieinercjalne układy odniesienia.

09R POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII. POZIOM ROZSZERZONY (dynamika ruchu prostoliniowego)

Bryła sztywna. Fizyka I (B+C) Wykład XXI: Statyka Prawa ruchu Moment bezwładności Energia ruchu obrotowego

Sprawdzian Na rysunku przedstawiono siłę, którą kula o masie m przyciąga kulę o masie 2m.

MATERIAŁ DIAGNOSTYCZNY Z FIZYKI I ASTRONOMII

V OGÓLNOPOLSKI KONKURS Z FIZYKI Fizyka się liczy Eliminacje TEST 27 lutego 2013r.

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY z FIZYKI dla uczniów gimnazjum woj. łódzkiego w roku szkolnym 2013/2014 zadania eliminacji wojewódzkich.

Od redakcji. Symbolem oznaczono zadania wykraczające poza zakres materiału omówionego w podręczniku Fizyka z plusem cz. 1.

DYNAMIKA ZADANIA. Zadanie DYN1

WOJEWÓDZKI KONKURS Z FIZYKI DLA UCZNIÓW GIMNAZJUM ROK SZKOLNY 2013/2014, ETAP REJONOWY

Test powtórzeniowy nr 1

Energia mechaniczna 2012/2012

Bryła sztywna Zadanie domowe

WOJEWÓDZKI KONKURS Z FIZYKI DLA UCZNIÓW GIMNAZJUM ROK SZKOLNY 2013/2014. Imię i nazwisko:

KONKURS PRZEDMIOTOWY Z FIZYKI dla uczniów gimnazjów. Schemat punktowania zadań

LXI MIĘDZYSZKOLNY TURNIEJ FIZYCZNY. dla uczniów szkół ponadgimnazjalnych województwa zachodniopomorskiego w roku szkolnym 2018/2019 TEST

Pierwsze dwa podpunkty tego zadania dotyczyły równowagi sił, dla naszych rozważań na temat dynamiki ruchu obrotowego interesujące będzie zadanie 3.3.

KONKURS PRZEDMIOTOWY Z FIZYKI dla uczniów dotychczasowych gimnazjów. Schemat punktowania zadań

Energia, właściwości materii

Fizyka I (mechanika), rok akad. 2011/2012 Zadania na ćwiczenia, seria 2

KONKURS FIZYCZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJUM ETAP SZKOLNY

Blok 2: Zależność funkcyjna wielkości fizycznych. Rzuty

DYNAMIKA dr Mikolaj Szopa

KONKURS FIZYCZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW I ETAP SZKOLNY. 8 października 2014

FIZYKA Z ASTRONOMIĄ POZIOM PODSTAWOWY

Zadanie 18. Współczynnik sprężystości (4 pkt) Masz do dyspozycji statyw, sprężynę, linijkę oraz ciężarek o znanej masie z uchwytem.

Wojewódzki Konkurs Fizyczny dla uczniów dotychczasowych gimnazjów i klas dotychczasowych gimnazjów województwa wielkopolskiego

Międzypowiatowy Konkurs Fizyczny dla uczniów klas II GIMNAZJUM FINAŁ

DYNAMIKA SIŁA I JEJ CECHY

1. Po upływie jakiego czasu ciało drgające ruchem harmonicznym o okresie T = 8 s przebędzie drogę równą: a) całej amplitudzie b) czterem amplitudom?

A. 0,3 N B. 1,5 N C. 15 N D. 30 N. Posługiwać się wzajemnym związkiem między siłą, a zmianą pędu Odpowiedź

Segment B.X Kondensatory Przygotował: dr Winicjusz Drozdowski

DZIAŁ TEMAT NaCoBeZu kryteria sukcesu w języku ucznia

KONKURS PRZEDMIOTOWY Z FIZYKI dla uczniów gimnazjów województwa lubuskiego. Schemat punktowania zadań

OBUDŹ W SOBIE MYŚL TECHNICZNĄ KATOWICE 2013R.

Transkrypt:

Zadania rozwiązywane bez obliczeń Juliusz Domański Prezentowane tu zadania nie wymagają znajomości wzorów, ich przekształcania i wykonywania skomplikowanych obliczeń co najwyżej bardzo prostych, możliwych do zrobienia w pamięci. Wymagają jednak logicznego myślenia i pomysłowości. Dobra rada nie zaczynaj nigdy od zaglądania do rozwiązań. Na pomysł sposobu rozwiązania przeważnie nie wpada się od razu. Czasami przychodzi on po kilku godzinach, niekiedy po kilku dniach. Ale warto poczekać! Jeśli spodobają Ci się te zadania i docenisz ich walory kształcące, informujemy, że zbiór zawierający 377 podobnych zadań jest do nabycia w naszym wydawnictwie (Juliusz Domański, Nieobliczeniowe zadania z fizyki, 2008). Jest to pierwsze i, jak dotychczas, jedyne opracowanie tego typu w Polsce. 1. Udowodnij, oczywiście bez korzystania z wzorów i obliczeń, że siła wyporu jest równa ciężarowi cieczy wypartej przez ciało w niej zanurzone. 2. Wykaż, że przyspieszenie ciał spadających swobodnie nie zależy od ich masy. 3. Na sprężynie wisi ciężarek całkowicie zanurzony w naczyniu z cieczą. Wyjmujemy ciężarek z cieczy. Sprężyna się nieco wydłużyła, czyli jej energia potencjalna sprężystości wzrosła. Kosztem jakiej energii? 4. Jednorodny sześcian pływa w rtęci, przy czym 1/5 jego objętości jest zanurzona. Gdy postawiono na nim drugi sześcian o identycznych wymiarach, to pierwszy zanurzył się do połowy swej objętości. Jaka jest gęstość drugiego sześcianu? Gęstość rtęci r = 13,6 g/cm 3. 5. Z motorówki płynącej w górę rzeki z szybkością 30 km/h wypadło koło ratunkowe w chwili, gdy przepływała ona pod mostem. Brak koła zauważono po upływie 1/2 godziny. Motorówka zawróciła i w odległości 5 km od mostu znaleziono zgubę. Jaka jest szybkość prądu rzeki, jeśli silnik motorówki cały czas pracował z jednakową mocą? Które dane są w treści zadania zbędne? 6. Z dwóch miast odległych o 100 km wyjeżdżają w tym samym czasie dwa samochody i jadą ze stałą szybkością 50 km/h. Jednocześnie z jednego z tych miast wylatuje śmigłowiec i leci z szybkością 120 km/h na spotkanie samochodu jadącego z przeciwka. Po spotkaniu samochodu zawraca i leci na spotkanie drugiego. Ten manewr ponawia aż do momentu, gdy wszystkie trzy pojazdy spotykają się w jednym miejscu. Jaką drogę przebył śmigłowiec? 7. Lokomotywa rozpędza skład 5 jednakowych wagonów, nadając im przyspieszenie a. Na pierwszy wagon lokomotywa działa siłą 4000 N. Jaką wartość ma siła działająca na ostatni wagon? 8. Z procy wystrzelono kamień pionowo do góry. Szybkość początkowa kamienia wynosiła 30 m/s. Po jakim czasie kamień zacznie spadać? Przyjmij, że przyspieszenie ziemskie ma wartość 10 m/s 2. Strona 1 Dokument został pobrany z serwisu.

9. Przed soczewką znajduje się przesłona nieprzepuszczająca części promieni przydatnych do konstrukcji obrazu (rys. 1). Czy można w tej sytuacji przeprowadzić konstrukcję? Jak należy to zrobić? Rys. 1 10. Na dwóch bloczkach wiszą dwa ciężarki o jednakowych masach (rys. 2). Układ znajduje się w równowadze. Czy równowaga ulegnie zmianie, jeśli jeden z tych ciężarków wprawimy w ruch po okręgu w płaszczyźnie poziomej? Rys. 2 11. Podczas rozprężania izotermicznego gaz doskonały wykonał pracę 20 J. Jaką ilość ciepła dostarczono gazowi? 12. Między płytki płaskiego kondensatora wsunięto, w połowie odległości między nimi, cienką folię metalową. Grubość folii można pominąć, gdyż jest znacznie mniejsza od odległości między płytkami. Jak wpłynęło to na pojemność kondensatora? W tym zadaniu przyda się jeden wzór i trzeba będzie wykonać bardzo proste obliczenia. 13. Zasada Fermata mówi: Promień świetlny biegnący (w dowolnym ośrodku) od punktu A do punktu B porusza się po drodze, na przebycie której potrzebuje najkrótszego czasu. Zauważmy, że jeśli światło biegnie w ośrodku jednorodnym (czyli ze stałą prędkością), zasada najkrótszego czasu jest równoważna zasadzie najkrótszej drogi. Wykaż, że z zasady Fermata wynika prawo odbicia światła. Strona 2 Dokument został pobrany z serwisu.

Rozwiązania 1. Wydzielmy w myśli obszar cieczy o kształcie i objętości ciała, które będzie w niej zanurzone. Siły parcia pochodzące od pozostałej cieczy (rys. 3) działają na ten obszar prostopadle do jego powierzchni. Ponieważ ciecz pozostaje w równowadze, wypadkowa sił parcia jest równa ciężarowi cieczy zawartej w tym obszarze. Jeśli w tym obszarze umieścimy kulę, siły parcia nie ulegną zmianie. Na ciało zanurzone w cieczy będzie działać siła wyporu równa ciężarowi wypartej cieczy. Rys. 3 2. Załóżmy, że ciała o większej masie doznają większego przyspieszenia. Jeśli zatem połączymy ciało o większej masie z ciałem mniej masywnym, będzie ono spadało z większym przyspieszeniem. Z drugiej strony, ciało o mniejszej masie powinno hamować ruch ciała masywniejszego i połączone ciała powinny spadać z mniejszym przyspieszeniem. Sprzeczności nie będzie tylko wówczas, gdy przyspieszenie nie zależy od masy ciała. 3. Problem rozwiązuje w pełni rysunek 4. Poziom wody obniżył się, energia sprężystości wzrosła kosztem energii potencjalnej wody. Rys. 4 4. Po postawieniu drugiego sześcianu zanurzenie wzrosło o 0,3 objętości sześcianu. Ciężar drugiego sześcianu jest więc równy ciężarowi rtęci zajmującej 0,3 jego objętości. Zatem gęstość materiału, z jakiego wykonany jest drugi sześcian, r 1 = 0,3 r = 0,3 13,6 g/cm 3 = 4,1 g/cm 3. Strona 3 Dokument został pobrany z serwisu.

5. Naturalnym odruchem jest próba rozwiązania problemu w układzie odniesienia związanym z brzegiem. Wówczas szybkość motorówki przed i po zawróceniu jest inna. Wybierzmy teraz układ odniesienia związany z płynącą wodą. W tym układzie szybkość motorówki jest stała. Ponieważ od zgubienia do odnalezienia koła upłynęła godzina, a koło w tym czasie przepłynęło 5 km, to szybkość prądu rzeki wynosi 5 km/h. Podanie szybkości motorówki okazało się zbędne. Zbędna też była uwaga, że motorówka płynie w górę rzeki. 6. Zadanie tylko pozornie jest trudne. Samochody spotkały się po godzinie. Zatem śmigłowiec leciał również godzinę i przebył drogę 120 km. 7. Ponieważ wagony mają jednakowe masy i nadawane im przyspieszenie jest jednakowe, także siły działające na nie muszą być takie same. Stąd siła działająca na ostatni wagon jest równa 800 N. 8. Zwrot przyspieszenia jest przeciwny do zwrotu prędkości, zatem szybkość kamienia w każdej sekundzie zmniejsza się o 10 m/s i po 3 s będzie równa zeru. Kamień zatrzymuje się i zaczyna spadać. 9. Konstrukcję przeprowadzamy tak, jakby przesłona nie istniała (rys. 5). Przesłona nie zmienia biegu promieni, a jedynie zmniejsza ilość światła tworzącego obraz. Rys. 5 10. Zadanie rozwiążemy w nieinercjalnym układzie odniesienia związanym z poruszającym się po okręgu ciężarkiem. Na ciężarek działają: siła ciężkości i dodatkowo siła bezwładności (rys. 6). Suma tych sił jest większa od ciężaru i układ traci równowagę. A jak wyglądałoby rozwiązanie w układzie inercjalnym? Rys. 6 Strona 4 Dokument został pobrany z serwisu.

11. Energia wewnętrzna gazu doskonałego jest energią kinetyczną jego cząstek zależną tylko od temperatury, a niezależną od odległości między cząstkami, a więc od objętości gazu. W przemianie izotermicznej nie zmienia się temperatura, czyli energia wewnętrzna gazu pozostaje stała. Ciepło dostarczone do gazu jest równe pracy wykonanej przez gaz, zatem Q = W = 20 J. 12. Kondensator o pojemności C z umieszczoną między jego płytkami folią jest równoważny dwóm kondensatorom połączonym szeregowo (rys. 7). Rys. 7 Pojemność tych kondensatorów, z powodu dwukrotnie mniejszej odległości między płytkami, jest równa 2C. Zatem pojemność układu: Pojemność kondensatora nie uległa zmianie. 1 1 1 2 1 C 2C 2C 2C C 1 13. Jaka jest najkrótsza droga od punktu A do B? Oczywiście linia prosta łącząca te punkty. Przyjmijmy jednak dodatkowy warunek: promień świetlny ma po drodze dotknąć powierzchni zwierciadła (M, M ). Dołączmy dodatkowy punkt B leżący na prostej prostopadłej do zwierciadła i w tej samej odległości od niego co punkt B (rys. 8). Jaka jest najkrótsza droga od punktu A do B? Rys. 8 Oczywiście jest nią prosta AB. Łatwo zauważymy, że długość łamanej ACB jest równa długości prostej AB. Droga ACB jest najkrótszą drogą od A do B z dotknięciem zwierciadła. Wszystkie inne łamane (np. ADB lub AEB) są od niej dłuższe. Łatwo zauważymy też, że kąty a i b są sobie równe (prawo odbicia światła: kąt padania równa się kątowi odbicia). Strona 5 Dokument został pobrany z serwisu.