Maria Rozenbajgier, Ryszard Rozenbajgier Małgorzata Godlewska, Danuta Szot-Gawlik Świat fizyki Zeszyt przedmiotowo-ćwiczeniowy dla uczniów gimnazjum Część 2B Właścicielem tego zeszytu jest: Klasa Gimnazjum nr w Rok szkolny Kraków 2010
Autorzy: Maria Rozenbajgier Ryszard Rozenbajgier Małgorzata Godlewska Danuta Szot-Gawlik Korekta językowa: Agnieszka Kochanowska-Sabljak Magdalena Puda-Blokesz Redakcja techniczna: Stanisław Sagnowski Projekt okładki: Joanna Wypiór ZamKor R Copyright by ZamKor P. Sagnowski i Wspólnicy sp. j. ul. Tetmajera 19, 31-352 Kraków tel.: (12) 623 25 00 faks: (12) 623 25 13 e-mail: zamkor@zamkor.pl www.zamkor.pl ISBN 978-83-60793-53-4 (całość) ISBN 978-83-60793-57-2 (część 2B) Druk i oprawa: P.W. Stabil, tel.: (12) 410 28 20
7.2. Cieplny przepływ energii I. Notatki z lekcji II. Odszukaj w podręczniku odpowiedzi na pytania i wykonaj polecenia: 1. Na czym polega zmiana energii wewnętrznej ciał przez cieplny przepływ energii? Podaj przykład takiej zmiany. 2. Wymień kilka substancji (materiałów) będących złymi przewodnikami ciepła. Podaj przykłady ich zastosowania. 3. Wymień kilka substancji (materiałów) będących dobrymi przewodnikami ciepła. 4. O czym informuje nas pierwsza zasada termodynamiki? III. Fizyka wokół nas 1. Jaką rolę w lecie, a jaką w zimie spełnia styropian, którym okłada się ściany budynków? 71
2. Jesienią ogrodnicy okrywają krzewy słomą, włókniną lub papierem. Wyjaśnij, jaką rolę pełni taka osłona. 3. Kiedy chodzimy boso po podłodze wykonanej z płytek ceramicznych, odczuwamy zimno. Gdy chodzimy po podłodze wykonanej z drewna, wydaje nam się ona znacznie cieplejsza, mimo że temperatura w obu pomieszczeniach jest taka sama. Jak można wytłumaczyć nasze odczucia? 4. Jaki błąd tkwi w potocznym stwierdzeniu, że w zimie przez nieszczelne okno do mieszkania wchodzi zimno? 72
IV. A to ciekawe Drewno źle przewodzi ciepło nawet wtedy, gdy jest rozżarzone do czerwoności. Dlatego niektórzy ludzie potrafią spacerować boso po warstwie rozżarzonych kawałków węgla drzewnego, nie narażając swych stóp na oparzenie. Mimo wysokiej temperatury takiego węgla do stóp człowieka dociera stosunkowo mało ciepła. Chodzenie boso po rozgrzanych kawałkach metalu lub innego dobrego przewodnika ciepła na pewno skończyłoby się fatalnie. (Na podstawie: Paul G. Hewitt, Fizyka wokół nas, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2000) Odszukaj w Internecie więcej informacji na ten temat i przytocz w kilku zdaniach. V. Fizyczne rachunki, czyli rozwiązujemy zadania rachunkowe (i nie tylko) 1. Wylot strzykawki zatkano plasteliną, jej tłok ustawiono w położeniu środkowym, a następnie zanurzono ją w naczyniu z gorącą wodą. Co stało się z tłokiem strzykawki? Czy pomiędzy gorącą wodą a powietrzem zawartym w strzykawce nastąpił przepływ ciepła? Czy wzrost energii we- 73
wnętrznej powietrza w strzykawce jest równy ilości pobranego przez niego ciepła? 2. Poniżej podano przykłady różnych zjawisk fizycznych, którym towarzyszy zmiana energii wewnętrznej ciał, objawiająca się zmianą temperatury. Podziel je na takie, w których energia wewnętrzna ciała zmienia się na skutek wykonanej pracy (zapisz w drugiej kolumnie DE w = W), oraz na takie, w których zmiana ta jest spowodowana cieplnym przepływem energii (zapisz w drugiej kolumnie DE w = Q). Opis zjawiska fizycznego DE w = Wiertarką wiercimy otwór w metalowej płytce. Pocieramy o siebie zmarznięte dłonie. Pieczemy ciasto w piekarniku. Dotykamy zmarzniętymi dłońmi pieca kaflowego. Piłką do metalu piłujemy stalowy drut. Umieszczamy butelkę coca-coli w lodówce. Pieczemy w ognisku ziemniaki. VI. Wykonujemy doświadczenia opisane w podręczniku Doświadczenie ze strony 161 Cel: Badamy właściwości izolacyjne kołder i poduszek. 74
Wynik: Wniosek: VIII. Rozrywkowa fizyka Rozwiązaniem logogryfu jest nazwa jednego z działów fizyki. Odszukaj w encyklopedii lub w Internecie znaczenie tego słowa. 1. Stosowany do mocowania różnych przedmiotów podczas wykonywania doświadczeń z fizyki. 75
2. Fizyk, twórca najpopularniejszej skali temperatur. 3. Jej wykonanie jest jednym ze sposobów zmiany energii wewnętrznej ciała. 4. Jest miarą średniej energii kinetycznej chaotycznego ruchu cząsteczek ciała. 5. Materiał izolacyjny wykorzystywany w budownictwie. 6. Wypełnia instalację centralnego ogrzewania. 7. Gorący, służy do ogrzewania powietrza w mieszkaniu. 8. Materiał będący złym przewodnikiem ciepła, stosowany w dziewiarstwie. 9. Służy do ogrzewania pręta w doświadczeniu 7.1 (str. 158 w podręczniku). 10. Stosowany do utrzymywania stałej temperatury np. gorącej herbaty lub kawy. 11. Część energii wewnętrznej przekazywana ciału o niższej temperaturze. 12. Osadzone w ścianie budynku ma podwójne szyby. 13. Wykonując doświadczenie 7.1 (str. 158 w podręczniku), użyjesz jej do przymocowania gwoździ do metalowego pręta. X. Miejsce na rozwiązanie zadań z podręcznika (str. 161) i innych zadań zleconych przez nauczyciela 76
8. Drgania i fale sprężyste 8.1. Ruch drgający I. Notatki z lekcji II. Odszukaj w podręczniku odpowiedzi na pytania i wykonaj polecenia: 1. Analizując wynik doświadczenia 8.1 (str. 192 193 w podręczniku), podaj, jakie są wspólne cechy ruchów nazywanych drganiami gasnącymi. Co jest przyczyną zaniku drgań? 2. Co należy zrobić, aby podtrzymać drgania gasnące? 3. Jakie wielkości fizyczne charakteryzują ruch drgający? 4. Jaki jest związek okresu drgań z ich częstotliwością? 5. W jaki sposób na wykresie drgań przedstawionym na rysunku 8.3 (str. 195 w podręczniku) odczytujemy amplitudę i okres drgań? 6. Opisz kolejne przemiany energii mechanicznej zachodzące w ruchu drgającym wahadła i ciężarka zawieszonego na sprężynie. 105
III. Fizyka wokół nas Które z przedstawionych niżej ciał wykonują ruch drgający? Zaznacz obok rysunku znak X. lecący samolot obciążnik na sprężynie drgająca struna gitary huśtawka jadący samochód biegnący człowiek drgająca membrana bębna IV. A to ciekawe Amortyzatory to specjalne urządzenia stosowane m.in. w samochodach do zapewnienia pasażerom bezpiecznej i wygodnej jazdy. Stanowią one element tzw. zawieszenia samochodu. Amortyzatory umieszcza się między kołami a nadwoziem. Podczas jazdy na nadwozie samochodu przenoszone są z kół drgania, które powstają po najechaniu przez koło na nierówności szosy. Dzięki amortyzatorom drgania są tłumione i zanikają po kilku wahnięciach. Niesprawne amortyzatory mogą być przyczyną groźnego wypadku, gdyż drgania nadwozia zanikają wówczas powoli i zmniejsza się przyczepność koła do powierzchni szosy. Ułóż trzy pytania, na które można znaleźć odpowiedzi w powyższym tekście. 106
V. Fizyczne rachunki, czyli rozwiązujemy zadania rachunkowe (i nie tylko) 1. Częstotliwość drgań wynosi 100 Hz. Oznacza to, że w jednej sekundzie ciało wykonuje pełnych drgań. Okres tych drgań wynosi. 2. Poniższy rysunek przedstawia wykres zależności wychylenia od czasu x(t) dla odważnika zawieszonego na sprężynie i wychylonego z położenia równowagi. Odczytaj z wykresu: a) Okres drgań. b) Amplitudę drgań. c) W końcu której sekundy szybkość odważnika po raz pierwszy była najmniejsza, a w końcu której największa. d) W końcu których sekund wychylenie odważnika z położenia równowagi było największe, a w których najmniejsze. Oblicz częstotliwość drgań odważnika. 107
3. Czas przejścia huśtawki z położenia A do położenia B wynosi 2 sekundy. Jaki jest okres drgań huśtawki? Jaka jest częstotliwość tych drgań? A maksymalne wychylenie w lewo B maksymalne wychylenie w prawo 4. Odważnik wykonuje drgania pomiędzy punktami C i B (rysunek). Oblicz średnią szybkość odważnika w czasie równym jego okresowi T = 2 s, jeżeli długość odcinka AB jest równa 5 cm, a odcinki AB i AC mają taką samą długość. Dane: Szukane: Rozwiązanie: Odpowiedź: 108
VIII. Rozrywkowa fizyka 1. Rozwiąż rebus. 2. Rozwiąż logogryf. Jego rozwiązaniem jest nazwa jednostki jednej z wielkości charakteryzujących ruch drgający. Jakiej? 1. Wykonuje ruch drgający możesz ją spotkać na placu zabaw. 2. Czas, w którym ciało wykonuje jedno pełne drganie. 3. Mogą być wymuszone lub gasnące. 4. Przedmiot, którego ruch drgający analizujemy na rysunku 8.5 w podręczniku (str. 196). 109
IX. Komputerowe eksperymenty Uwaga: Może się zdarzyć, że strona internetowa, do której cię kierujemy, będzie niedostępna. 1. Odszukaj w Internecie stronę o adresie http://physics.nad.ru/physics/english/mech.htm. W kolumnie drugiej, wiersz 6 od góry, kliknij na symbol kamery. Na następnej stronie zatytułowanej Harmonic oscillation w pierwszym od góry wierszu tabeli zobaczysz animację urządzenia do rysowania wykresu drgań mechanicznych w funkcji czasu. Jak takie urządzenie jest zbudowane? Jak powstaje wykres drgań? 2. Z budową i zasadą działania amortyzatora samochodowego hydraulicznego możesz się zapoznać na stronach internetowych: http://www.amortyzatory.za.pl/opis/olejowe/1a.jpg http://instrukcja.pl/i/hydrauliczny_amortyzator_samochodowy_zasada_ dzialania Wpisz krótką notatkę do zeszytu. 110
X. Miejsce na rozwiązanie zadań z podręcznika (str. 198) i innych zadań zleconych przez nauczyciela 111