Zbiór Zadań z Fizyki

Zbiór Zadań z Fizyki
ZS Nr 1 w Pyrzycach
Z1f
Pyrzyce 2013
Akustyka
Zad.1 Moc akustyczna gwizdka wynosi 3,14 * 10 do -6 (W). Zakładając ze próg słyszalności to I0( i
zero) oblicz dla jakiej odległości przestajemy słyszeć sygnał gwizdka.
Rozwiązanie:
I=P/S ; gdzie S to powierzchnia sfery ; więc:
I0=P/4*Pi*R^2
R^2=P/4*Pi*I0
R=1/2*sqrt(P/Pi*I0)
R=1000m
Zad.2 Średnie natężenie dźwięku w odległości 3 metrów od głośnika wynosi 10 do -6 (W/metr do
kwadratu), oblicz średnie natężenie dźwięku w odległości 10 metrów od głośnika
Rozwiązanie:
Przyjmijmy oznaczenia:
P - moc źródła (tu niepotrzebna)
I1 - natężenie dźwięku w odległości 3m = 10^6 W/m^2
R1 - Odległość źródła do miejsca zmierzonego natężenia dźwięku = 3m
I2 - natężenie dźwięku w odległości 10m ( do obliczenia)
R2 - odległość dla której mamy obliczyć natężenie dźwięku = 10m
I1=P/4*Pi*R1^2 ===> P=4*Pi*R1^2*I1
I2=P/4*Pi*R2^2
I2=4*Pi*R1^2*I1/4*Pi*R2^2
I2=R1^2*I1/R2^2
I2=9*10^(-8)W/m^2
Zad.3 W studni echo słyszalne jest po czasie t=0,5 s. Jaka jest głębokość studni, jeśli v dźwięku w
powietrzu wynosi v-340m/s.
Zad.4 Co się dzieje z energią i natężeniem
a)fali kulistej
b)fali kołowej
Zad.5 Z jaką prędkością v musi oddalać się samochód od obserwatora, aby słyszał on dźwięk o dwa
razy niższej częstotliwości? v w powietrzu wynosi u.
NOTATKI:
2
„Zbiór zadań z fizyki” – zespół badawczy z1f
Prąd elektryczny
Zad1. Do budowy grzejnika elektrycznego użyto 0,5kg przewodnika z nikieliny o przekroju 0,5 mm
kwadratowych. Jakie będzie natężenie prądu który przepłynie przez grzejnik podłączony do źródła o
napięciu 220V?
Zad.2 Napięcie między końcami opornika o oporze 24Ω wynosi 12V. Jaka jest moc prądu płynącego
przez ten opornik?
Dane:
Szukane:
U= 12V
P= U*I
R= 24Ω
I=12/24=0,5
P=12*0,5=6
Zad.3 Na kuchence elektrycznej o mocy 600W ogrzano 1litr wody od temperatury początkowej 14°C
do 100°C . Jaką energię pobrała kuchenka, oblicz ile czasu to trwało.
Rozwiązanie:
Dane:
P= 600W
Cw=4,2* 1000
M=1l
14°C= 287K
100°C= 273K
Q= Cw*m*delta T
Q1=4,2*1000*1*86
Q2= 361200J =361,2KJ
n= 75%
n= 361,2*0,75= 494,93KJ
t= 494933,33/600
t=825s=13min 45 sekund
zad.4 Żarówka o mocy 100W łączona jest do sieci o napięciu 200V. Oblicz natężenie prądu płynącego
przez żarówkę
zad.5 Przez grzejnik elektryczny będący pod napięciem 230V przepływa prąd o natężeniu 9A. Jaka
ilość ciepła wydzieli się w grzejniku w czasie 10 godzin? Ciepło wyraź w Dżulach.
3
„Zbiór zadań z fizyki” – zespół badawczy z1f
W=O*I*t
U=230V
I=9A
T=10h=600min=36000s
W=230*9*36000
W=7452000J
Zad.6.Oblicz jaką prace wykona prąd elektryczny zasilając silnik 200W w czasie t= 4godz.
Rozwiązanie:
Dane:
P = 200 W
t = 4 h = 14400 s
P=W/t
W = P × t = 200 W × 14400 s = 2880000 J
Zad.7 Dwie żarówki o oporach R₁=62 Omy, R₂=36 Omów. Połączono równolegle i
doprowadzono do nich napięcie U=230V. Oblicz opór wypadkowy żarówek oraz natężenie
prądu w całym obwodzie. Co możesz powiedzieć o natężeniu prądu w poszczególnych
żarówkach.
Rozwiązanie:
Dane:
R₁ = 62 Ω
R₂ = 36 Ω
U = 230 V
1/Rz = 1/R₁ + 1/R₂
1/Rz = 1/62 Ω + 1/36 Ω
1/Rz = 1/62 Ω + 1/36 Ω
1/Rz = 36/2232Ω + 62/2232Ω
1/Rz = 98 / 2232Ω
Rz = 2232Ω / 98 = 22,7 Ω
4
„Zbiór zadań z fizyki” – zespół badawczy z1f
Natężenie na obwodzie głównym
I = U/R = 230 V / 22,7 Ω = 10,1 A
natężenie na pierwszej żarówce:
I₁ = U/R₁ = 230V / 62 Ω = 3,7 A
natężenie na drugiej żarówce:
I₂ = U / R₂ = 230V / 36 Ω = 6,4 A
Suma tych natężeń ma być równa natężeniu na obwodzie głównym:
3,7 A + 6,4 A = 10,1 A
Zad.8 Drut o oporze 8Ω rozciągnięto do długości dwukrotnie większej niż początkowa. Ile wyniesie
opór rozciągniętego drutu, jeżeli podczas rozciągania nie zmieniają się ani opór właściwy ani gęstość
materiału?
Zad.9 W układzie przedstawionym na rysunku galwanometr G nie wskazuje przepływu prądu.
Ile wynosi opór R4, jeżeli R1=1Ω, R2=4Ω i R3=3Ω?
Zad.10. Ile wynosi moc wydzielana na oporniku R3? Przyjąć: U=120V,
I=3A, R1=20Ω, R2=60Ω.
NOTATKI:
5
„Zbiór zadań z fizyki” – zespół badawczy z1f
Magnetyzm
Zad.1 Elektron przyspieszony różnicą potencjałów 500 V wleciał w jednorodne pole magnetyczne o
indukcji 0.3 T, prostopadle do linii tego pola i zaczął krążyć po okręgu. Oblicz okres obiegu elektronu
i promień okręgu po którym krąży elektron.
Zad.2 Jednorodne pole magnetyczne ma indukcję magnetyczną o wartości B=0,2T. W polu jego
działania znajduje się przewodnik o długości l=0,2m. Oblicz natężenie prądu płynącego przez ten
przewodnik, jeżeli wiadomo, że po włożeniu go prostopadle do linii tego pola ciężar przewodnika
Fg=0,4 N zrównoważył siłę, jaką pole magnetyczne działa na ten przewodnik.
Rozwiązanie:
Dane:
Fg= 0,4N
Szukane:
I= ?
B= 0,3T
L= 0,2m
F=Fg
F=B I *l
Fg= B I *l
I=Fg/B*l
I= 0,4N/ 0,2T* 0,2m
I=0,4/0,04
I=10A
Zad. 3 Czy uda się rozdzielić bieguny magnetyczne N i S magnesa sztabkowego rozcinając go w
połowie długości ,odpowiedz uzasadnij .
Rozwiązanie:
Bez względu na to czy rozcinamy magnes wzdłuż osi podłużnej czy poprzecznej to zawsze
otrzymamy dwa magnesy. Nie rozdzielimy magnesu na dwa bieguny. Końce w miejscu rozcięcia staja
sie biegunami magnetycznymi
Zad.4 Dlaczego magnes przyciąga swoim biegunem magnetycznym nie namagnesowane uprzednio
kawałki żelaza, a nie przyciąga kawałków miedzi lub aluminium.
Rozwiązanie:
Aluminium i miedź nie są metalami magnetycznymi.
Zad. 5 Po przecięciu magnesu sztabkowego na dwie częśći wzdłuż jego podłużnej osi otrzymamy :
A. Dwa magnesy- każdy o dwóch biegunach
B. Dwa rozdzielone bieguny magnetyczne
6
„Zbiór zadań z fizyki” – zespół badawczy z1f
C. Dwa rozdzielone bieguny magnetyczne , pod warunkiem że części bedzą różne
D. Kawałki rozmagnesowanej stali
Rozwiązanie:
Odp.A
NOTATKI:
7
„Zbiór zadań z fizyki” – zespół badawczy z1f
Fizyka kwantowa
Zad.1 Oszacuj, opierając się na zasadzie nieoznaczoności heisenberga, niepewność co do prędkości
elektronu w atomie wodoru, przyjmując, że rozmiar atomu równy jest podwojonemu promieniowi
pierwszej orbity Bohra równej r1=0,53A. Porównaj otrzymaną wielkość z prędkością elektronu na
pierwszej orbicie bohra rozważanego atomu.
Rozwiązanie:
dane: Δx=2*r₁, r₁=0,53A'=0,53*10⁻¹⁰m, v₁=2185km/s
szukane Δv
-------------------Z relacji Heisenberga mamy:
Δp*Δx ≥ h/4π........ale Δp = Δ[mv] = mΔv............oraz Δx = 2r₁
mΔv*2r₁ ≥ h/4π
Δv ≥ h/[8πmr₁] = 6,63*10⁻³⁴Js/[8π*9,11*10⁻³¹kg*0,53*10⁻¹⁰m] = 546*10³m/s
Δv ≥ 546km/s
Szukana niepewność prędkości elektronu wynosi minimum 546km/s.
Δv/v₁ = 546/2185 = 0,25 = 25%
Obliczona niepewność stanowi 25% prędkości elektronu na I orbicie.
Zad.2 Fotony o długości fali większej niż 300 nm nie mogą wywołać zjawiska fotoelektrycznego na
powierzchni pewnego metalu. Oblicz wartość pracy wyjścia elektronu z tego metalu. Odp. 6.62 . 10-19
J
Zad.3 Praca wyjścia elektronu z metalu wynosi 4 . 10-19 J. Oblicz progową długość fali fotonu
wywołującego zjawisko fotoelektryczne w tym metalu. Odp. 4.96 . 10-7 m.
NOTATKI:
8
„Zbiór zadań z fizyki” – zespół badawczy z1f
Dynamika
Zad.1 Na ciało o masie m = 5 kg działają dwie siły wzajemnie prostopadłe F1 = 300 N i F2 = 400 N.
Oblicz przyspieszenie tego ciała.
Zad.2 Na ciało o masie m = 15 kg działają trzy wzajemnie prostopadłe siły F1 = 300 N, F2 = 400 N i F3
= 500 N.
Oblicz przyspieszenie tego ciała.
Zad.3 Na ciało o masie m = 5 kg działają dwie siły F1 = 300 N i F2 = 400 N. Kąt między siłami ma
wartość 30o.
Oblicz przyspieszenie tego ciała.
Zad.4 Pod wpływem pionowo przyłożonej do ciała siły F = 150 N uzyskało ono przyspieszenie
w górę równe a = 5 m/s2. Oblicz masę tego ciała.
Zad.5 Z działa wystrzelono pocisk o masie m = 10 kg. Przez lufę przelatywał on w czasie t = 0,005 s
i uzyskał prędkość 600 m/s. Oblicz średnią wartość siły działającej na działo (siłę odrzutu działa).
Zad.6 Samochód o masie m = 1000 kg jechał z prędkością v = 72 km/h. Gdy zabrakło mu paliwa
przejechał jeszcze 400 m nim się zatrzymał. Oblicz siły oporu ruchu (siłę hamującą)
i czas od awarii do chwili zatrzymania.
Zad.7 Na metalowym drucie zawieszony jest ciężar 4000 N. Wytrzymałość tego drutu wynosi 5000 N.
Z jakim największym przyspieszeniem można podnosić ten ciężar za pomocą tego drutu aby się
nie zerwał?
Zad.8 Nić z zawieszoną na niej metalową kulą (wahadło) zawieszono na jadącym poziomo wózku.
O jaki kąt od pionu odchyli się nić, jeżeli wózek zacznie jechać z przyspieszeniem 4 m/s2?
Zad.9 Klocek zsuwa się bez tarcia z równi pochyłej o długości 10 m i kącie nachylenia 300.
Oblicz :
a) wartość przyspieszenia klocka
b) wartość prędkości klocka na końcu równi.
c) jak długo trwał ruch klocka na równi?
Zad.10 Klocek zsuwa się z równi pochyłej o długości 10 m i kącie nachylenia 450. Wartość siły
tarcia stanowi 10% ciężaru klocka. Oblicz wartość prędkości klocka na końcu równi. Jak długo
trwał ruch klocka na równi?
9
„Zbiór zadań z fizyki” – zespół badawczy z1f
Rozwiązania:
Zad.1
Dane:
m =5 kg
F1 = 300 N
F2 = 400 N
a
Szukane:
a?
2
1
2
2
F F
F

m
[ a] 
m
N

kg
m
s2  m
kg
s2
kg 
3002  400 2 m 500 m
m
a

 100 2
2
2
5
5 s
s
s
Odp.: Ciało to uzyskuje przyspieszenie o wartości 100
Zad.5
Dane:
m = 10 kg
Δt = 0,005 s
Δv = 600 m/s
Szukane:
F ?
m
m
[ F ]  kg s  kg 2  N
s
s
v
F  ma  m
t
F  10
m
s2
600
6000
N
N  1200000 N  1,2 MN
0,005
0,005
Odp.: Średnia wartość siły działającej na pocisk (równa sile odrzutu działa) wynosi 1,2 MN.
Zad.6
Dane:
m = 1000 kg
Szukane:
s = 400 m
F ?
v  72
km
m
 20
h
s
Δt = ?
Zacznę od obliczenia czasu hamowania:
s  v śr  t 
t 
a stąd
v
 t
2
2s
v
10
„Zbiór zadań z fizyki” – zespół badawczy z1f
[t ] 
m
s
m
s
2  400
s  40 s
20
v
F  ma  m
t
m
m
[ F ]  kg s  kg 2  N
s
s
t 
F  1000
20
N  500 N
40
Odp.: Średnia wartość siły działającej na samochód (opory ruchu) wynosiła 500 N. Samochód
zatrzymał się po 40 s.
NOTATKI:
11
„Zbiór zadań z fizyki” – zespół badawczy z1f
Ruch drgający, fale mechaniczne
Zad.1 Oblicz długość wahadła sekundowego wykonującego drgania z okresem T = 1 s.
Zad.2 Współczynnik k sprężyny wynosi 1 N/cm. Na sprężynie zawieszono kulkę o masie 0,2 kg. Jaka
jest częstotliwość drgań tej kulki?
Zad.3 Ciężarek o masie m = 200 g zawieszony swobodnie na sprężynie wydłuża ją o x1= 10 cm. Jaką
maksymalną prędkość uzyska ten ciężarek odciągnięty o x = 5 cm od położenia równowagi i
puszczony swobodnie?
Zad.4 Ciężarek zawieszony na sprężynie ma okres drgań T = 0,6 s. Jaką maksymalną prędkość uzyska
ten ciężarek odciągnięty o x = 5 cm od położenia równowagi i puszczony swobodnie?
Zad.5 Sześcian o masie 20g , zaczepiony do poziomo leżącej sprężyny, wykonuje drgania, ślizgając
się bez tarcia po poziomej powierzchni. Amplituda drgań wynosi 10cm , a maksymalne przyspieszenie
równe g .
a) Napisz równania siły sprężystości sprężyny i siły wynikającej z drugiej zasady dynamiki.
b) Oblicz współczynnik sprężystości sprężyny.
Zad.6 Odległość między grzbietami fal na morzu wynosi 15 metrów. Z jaką prędkością rozchodzą się
fale jeżeli uderzają o brzeg 12 razy na minutę?
Zad.7Chłopiec, stojąc w pewnej odległości od ściany lasu, krzyknął głośno. Po upływie 2 sekund echo
powtórzyło krzyk chłopca. W jakiej odległości od chłopca znajdował się brzeg lasu?
Człowiek wykonuje 20 oddechów w czasie 1 minuty. Ile wynosi częstotliwość oddychania?
Zakres częstotliwości słyszalnych dźwięków przez ludzi wynosi od 20 Hz do 20 kHz. Jaki jest zakres
długości fal głosowych w powietrzu, jeżeli ich prędkość w powietrzu wynosi ok. 340 m/s?
Zad.8 Oblicz długość fali dźwiękowej o częstotliwości 80 Hz, jeżeli jej prędkość w powietrzu ma
wartość 340 m/s.
Rozwiązania:
Zad.1
gdzie L to długość wahadła, z kolei g - przyspieszenie ziemskie równe 9,81 m/s2.
Wartość okresu T podana jest w treści zadania, zatem po podniesieniu do kwadratu i przekształceniu
powyższego wyrażenia względem L dostaniemy:
skąd po wstawieniu wartości liczbowych otrzymamy długość wahadła sekundowego równą:
L=0,25m
12
„Zbiór zadań z fizyki” – zespół badawczy z1f
Zad.6
długość fali= 15m
v=3m/s
Zad. 7
20 Hz to 20 okresów na sekundę więc jeden okres trwa przez 1/20 sekundy
T=1/f = 1/20 [1/Hz = 1/1/s = s]
Droga jaką przebędzie w tym czasie fala:
S = V*T = 340*1/20 = 17 [m/s*s = m]
dla 20KHz:
T = 1/20000 [s]
S= V*T = 3400*1/20000 = 0,017 [m]
Człowiek słyszy dźwięki o długościach fali w zakresie od 0,017 do 17 metrów
20 oddechów na minutę to 20/60 oddechów na sekundę więc f = 20/60 = 1/3 = 0,(3) [Hz]
Dźwięk pokonał drogę S=t*V
była to droga do ściany lasu i z powrotem. więc odległość od lasu jest o połowę mniejsza.
S = 1/2 *t*V
S = 1/2 * 2*340 = 340 m
Zad.8
długość fali=? V= 340m/s
f=80 Hz
NOTATKI:
13
„Zbiór zadań z fizyki” – zespół badawczy z1f
Elektromagnetyzm
Zad.1 Transformator ma uzwojenie pierwotne o 1000 zwojach. Ile zwojów powinno mieć
uzwojenie wtórne jeśli transformator zasilany napięciem 200 V prądu zmiennego ma
zasilać żarówkę o napięciu znamionowym 10 V?
a. 100
b. 50
c. 5
d. 20
Zad.2 Przekładnia transformatora wynosi n=10. Oblicz napięcie i natężenie w uzwojeniu wtórnym
jeżeli w uzwojeniu pierwotnym wydziela się moc P=6W, a prąd płynie pod wpływem napięcia
U1=12V.
Zad.3 Na prostoliniowy przewodnik o długości 40cm umieszczony w polu magnetycznym prostopadle
do linii pola działa siła o wartości 12N,gdy w tym przewodniku płynie prąd o natężeniu
15A.Wyznacz wartość indukcji magnetycznej pola.
Zad.4 Ile razy wzrośnie wartość siły elektrodynamicznej działającej na przewodnik z prądem,
jeśli natężenie prądu w przewodniku wzrośnie 5-krotnie, a wartość wektora indukcji
magnetycznej wzrośnie 4-krotnie. Zakładamy, że długość przewodnika i kierunek pola
magnetycznego względem przewodnika nie ulegają zmianie. (20)
Zad.5 Przewodnik elektryczny długości l = 1 m umieszczono w jednorodnym polu magnetycznym
prostopadle do linii pola magnetycznego. Jaka jest wartość indukcji magnetycznej tego pola,
jeżeli na przewodnik działa siła F = 4 N, gdy płynie przez niego prąd o natężeniu I = 250 mA?
(16T)
Yad.6 Wartość indukcji jednorodnego pola magnetycznego wynosi B = 2 T. W polu tym porusza się
przewodnik o długości l = 0,4 m z prędkością o wartości v = 50 m/s. Wektor prędkości i wektor
indukcji pola magnetycznego B są do siebie prostopadłe, a wektor prędkości jest prostopadły do
przewodnika. Oblicz SEM powstałą na końcach przewodnika.(40V)
Rozwiązanie:
Zad.1
- ilość zwoji uzwojenia pierwotnego
- ilość zwoji uzwojenia wtórnego
- napięcie na uzwojeniu pierwotnym
- napięcie na uzwojeniu wtórnym
zwoji
Odpowiedź: b
Zad.2
P₁ - moc strony pierwotnej = 6W
U₁ - napięcie strony pierwotnej = 12 V
I₁ - prąd strony pierwotnej = P₁/U₁ = 6W/12V = 1/2A = 0,5A
n - przekładnia = 10
14
„Zbiór zadań z fizyki” – zespół badawczy z1f
I₁/I₂ = 10
I₂ - prąd strony wtórnej = I₁/10 = 0,5A/10 = 0,05A
U₂/U₁ = 10
U₂ - napięcie strony wtórnej = 10U₁ = 10*12V = 120V
Zad.3
Dane:
Szukane:
l = 40 cm = 0,4 m
B= ?
F = 12 N
I = 15 A
sin(B,l) = 90⁰ (przewodnik umieszczony w polu magnetycznym prostopadle do linii pola)
wzór na siłę elektrodynamiczna
F = B * I * l * sin(B,l)
B = F/ I * l * sin(B,l)
B = 12 / 15 * 0,4 * 1
B = 12 / 6
B=2T
NOTATKI:
15
„Zbiór zadań z fizyki” – zespół badawczy z1f
Optyka geometryczna
Zad.1 Przedmiot świecący umieszczony jest przed soczewką skupiającą na jej głównej osi optycznej.
Otrzymany obraz jest rzeczywisty i pomniejszony 3 razy, p=1/3
W jakiej odległości od soczewki umieszczono przedmiot o wysokości 3 cm, jeśli ogniskowa soczewki
jest równa 10 cm?
Zad.2 Niech przedmiot znajduje się w odległości x=4cm od cienkiej soczewki. Obraz rzeczywisty tego
przedmiotu powstaje w odległości y=6cm od tej soczewki.
Obliczyć ogniskową f soczewki.
Zad.3 W odległości 6 cm od zwierciadła kulistego wklęsłego o promieniu krzywizny 8 cm ustawiono
świecący przedmiot. Oblicz, w jakiej odległości od zwierciadła powstanie obraz. Ile wynosi
powiększenie obrazu?
Zad.4 Przed zwierciadłem wklęsłym o ogniskowej 10 cm umieszczony jest przedmiot o wysokości
5 cm. Odległość przedmiotu od zwierciadła wynosi 15 cm. Oblicz wysokość otrzymanego obrazu i
jego odległość od zwierciadła.
Zad.5 W jakiej odległości od sferycznego zwierciadła wklęsłego o ogniskowej 40 cm należy
umieścić przedmiot, aby uzyskać obraz pozorny o powiększeniu p =2?
Zad.6 Ogniskowa zwierciadła wklęsłego wynosi 15 cm. Przed zwierciadłem umieszczono ekran, a
między nim a zwierciadłem żarówkę. Jaka musi być odległość żarówki od ekranu, aby na nim
otrzymać obraz powiększony trzykrotnie?
Zad.7 Wysokość przedmiotu wynosi 0,03 m. Przedmiot ten znajduje się w odległości 0,2 m od
zwierciadła kulistego wklęsłego, którego promień krzywizny wynosi 0,08 m. W jakiej odległości
powstanie obraz i jaka będzie jego wysokość?
Zad.8 Znajdź promień krzywizny zwierciadła kulistego wklęsłego, jeżeli dla przedmiotu znajdującego
się w odległości 15 cm od zwierciadła otrzymujemy obraz rzeczywisty dwukrotnie powiększony.
Zad.9 Zwierciadło kuliste wklęsłe ma ogniskową równą 5 cm. Gdzie należy umieścić przedmiot aby
otrzymać obraz powiększony 2 razy?
Należy umieścić przedmiot w odległości 7,5 cm od zwierciadła
Zad.10 Zwierciadło wypukłe ma promień krzywizny 60 cm, gdzie należy umieścić przedmiot aby
uzyskać obraz pozorny w odległości 10 cm od zwierciadła.
16
„Zbiór zadań z fizyki” – zespół badawczy z1f
Rozwiązania :
Zad. 1
Zad. 2
17
„Zbiór zadań z fizyki” – zespół badawczy z1f
Zad. 9
f=5cm
p=2
p=y/x→2=y/x→y=2x
równanie zwierciadła:
1/x+1/y=1/f
1/x +1/2x=1/5
2/2x+1/2x=1/5
3/2x=1/5
2x=15
x=7,5cm
Zad. 10
R = 60 cm
y = 10 cm
wstawiamy dane
NOTATKI:
18
„Zbiór zadań z fizyki” – zespół badawczy z1f
RUCH PO OKRĘGU
Zad. 1 Oblicz czas trwania jednego obiegu satelity poruszającego się z pierwszą prędkością kosmiczną
wokół Ziemi.
Zad. 2 Do kuli o jakim promieniu R musiałoby zostać ściśnięte Słońce, aby stało się ono czarną
dziurą? Jaka byłaby wówczas jego średnia gęstość? Masa Słońca wynosi 2*1030kg.
Zad. 3 Ciężar człowieka na powierzchni Ziemi wynosi P=600N. Oblicz ciężar tego człowieka na
planecie o dwukrotnie większej masie i promieniu równym promieniowi Ziemi.
Rozwiązania:
Zad. 1
Dane:
G=6,67 * 10-11
M= 5,974 kg*1024
R=6378140m
V=(
∗
)1/2
V= ((6,67 * 10-11*5,974 kg*1024)/6378140)1/2=7,9
∗∏∗
=ok. 5073s=ok. 84 min
18.3
Dane:
P1= 600N
M1 = 2M2
R1 = R2
P2= ?
P1= G × M1 × m / R2²
P2= G × M2 × m/ R2²
P2= G × 2M1 × m / R1² = 2 × (G × M1 × m/ R1²)
P2= 2 × P1
P2= 2 × 600 N = 1200N
NOTATKI:
19
„Zbiór zadań z fizyki” – zespół badawczy z1f
TERMODYNAMIKA
Zad. 1 Ile energii należy dostarczyć do 1 kilograma lodu o temperaturze -10°C, aby zamienić go w
parę wodną o temperaturze 120°C?
Zad. 2 Oblicz, ile energii pobiera ciekły azot o temperaturze -200°C, aby zamienić się w gaz o
temperaturze pokojowej (20°C). Mamy 1kg azotu.
Zad. 3 Podczas procesu układ wykonał pracę 450J, na skutek czego energia wewnętrzna zmniejszyła
się o 300J. Co stało się z ciepłem i jaka była jego wartość?
Zad. 4 Jaką pracę należy wykonać nad układem, aby dostarczając 2kJ ciepła zmienić jego energię
wewnętrzną o 750J?
Zad. 5 Ile ciepła pobrał lód o masie 1kg i temperaturze -10°C, jeżeli zamienił się w wodę o
temperaturze 50°C?
Zad. 6 W butli stalowej znajduje się tlen pod ciśnieniem 250 atmosfer o temperaturze 27°C. Ile wynosi
gęstość tlenu, jeśli w warunkach normalnych ma on gęstość 1,4
.
Zad. 7 Powietrze zajmuje objętość 2 dm3 przy temperaturze 280K i pod ciśnieniem 105P. Pod jakim
ciśnieniem powietrze to zajmie objętość 4dm3 przy temperaturze 295K?
Zad. 8 W dwóch naczyniach o pojemności V1 i V2 znajdują się 2 różne gazy o masach m1 i m2 oraz
masach cząsteczkowych M1 i M2. Naczynia połączono zachowując tą samą temperaturę. Ile wynosi
ciśnienie mieszaniny gazów?
Zad. 9 W zamkniętym naczyniu ogrzano izobarycznie gaz od 300K do 400K. T lok przesunął się o
2cm. Ile wynosiła wysokość słupa gazu przed podgrzaniem?
Zad. 10 Silnik cieplny podczas jednego cyklu wykonał pracę równą 5000 J i równocześnie przekazał
do chłodnicy energię 20kJ. Oblicz sprawność tego silnika.
Rozwiązania:
Zad. 1
Dane:
m=1kg
L=332
= 332000
R=2260
Cw=4200
CL=2100
Cp=1840
∗
∗
∗
Q= Cw*m*∆t
Q1= 2100
∗
*1kg*10=21000J
20
„Zbiór zadań z fizyki” – zespół badawczy z1f
Q2= 332000 *1kg=332000J
Q3= 4200
*1kg*100=420000J
Q= 21000+332000+420000=773000J
Zad. 7
Dane:
V1= 2dm3
t1=280K
p1= 105P
V2= 4dm3
t2= 295K
p2= ?
=
P2=
P2= 55,31P
10.9
=
T1= 300K
T2= 400K
∆H=2cm = 0,02m
400V1 = 300V2
V= ∆t*H
∆V= V1
V1 = 0,02m
V1=0,06m
10.10
Dane:
W=5000J
Q2= 20kJ=20000J
Q1= W+Q2
Q1= 20000+5000=25000J
21
„Zbiór zadań z fizyki” – zespół badawczy z1f
η=
η=
∗ 100%
∗ 100% = 20%
NOTATKI:
22
„Zbiór zadań z fizyki” – zespół badawczy z1f