część II - Gimnazjum nr 4

Transkrypt

Gimnazjum nr 4 im. Jerzego Brauna w Tarnowie
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 2016
1
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
Pod wpływem siły ciało
może przyspieszyć.
może zwolnić.
może się odkształcić.
Pod wpływem siły ciało może zmienić kierunek ruchu.
2
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 F1 i F2 działających na ciało A (rys) można powiedzieć, że mają:
3
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 F1 i F2 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
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
d) 8N
e) 12N
4.Na ciało wzdłuż jednej prostej działają trzy siły o wartościach :F1 =20N, F2 =40N i F3 =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
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.
Ciało wprawione w ruch
zatrzymuje się w końcu
Co dzieje się z ciałem, jeśli działające nań siły się równoważą?
Pierwsza możliwość: pozostaje w spoczynku
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
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) 10 000N
b) 15 000N
c) 8 000N
d) 20 000N
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
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
Trzecia zasada dynamiki
Jeżeli ciało A działa na ciało B siłą FAB , to
ciało B działa na A siłą FBA o takiej samej
wartości i kierunku, lecz przeciwnym
zwrocie.
FAB = - FBA
1.Na stole leży książka. Na książkę działają dwie siły równoważące się: siła ciężkości P i siła sprężystości stołu.
Wskaż siłę reakcji do siły Fs 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
 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.
Fspr = k × x
k - stała sprężystości sprężyny [N/m]
x – wydłużenie sprężyny [cm]
Fspr - wartość siły sprężystości [ N]
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
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
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 F1 i F2,
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
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/s2. W tym celu
narysuj piłkę wraz z działającymi na nią siłami.
a) 0,5N
b) 0,4N
c) 0,6N
d) 0,7N
14
5.7.Siły parcia
5.7.1.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 S1 działamy niewielką siłą o
wartości F1, powodując, że na dużą powierzchnię S2 ciecz działa siłą o dużej wartości F2 równej:
F2 = F1 × S2/ S1.
 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.
Ciśnienie hydrostatyczne
Prawo Pascala
Ciśnienie w cieczy jednorodnej
(zewnętrzne, hydrostatyczne) rozchodzi
się równomiernie we wszystkich
kierunkach, działając prostopadle na każdą
powierzchnię.
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/s2)
Równowaga cieczy w naczyniach
połączonych
W cieczy jednorodnej w naczyniach
połączonych ciśnienia na ustalonym poziomie
są równe. Poziomy cieczy są jednakowe.
Zatem ciśnienie w dowolnym miejscu
cieczy, na głębokości h, jest sumą
ciśnienia zewnętrznego pz
wywieranego na ciecz i ciśnienia
hydrostatycznego:
p = pz + ρgh
1.Oblicz, ile wynosi parcie atmosfery ziemskiej na dach domu o powierzchni równej 100 m2 przy ciśnieniu
normalnym, czyli 1013 hPa.
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
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
m2 wynosi:
a) 20N
b) 200N
c) 20kN
d) 2000N
7.Ciśnienie gazu w pojemniku wynosi 0,5Pa. Oznacza to, że:
a) na każdy l cm2 płaskiej powierzchni gaz naciska siłą o wartości 0,5 N
b) na każdy l cm2 płaskiej powierzchni gaz naciska siłą o wartości 5,0 N
c) na każdy l m2 płaskiej powierzchni gaz naciska siłą o wartości 0,5 N
d) na każdy l m2 płaskiej powierzchni gaz naciska siłą o wartości 5,0 N
8. W modelu urządzenia hydraulicznego powierzchnia tłoka S2 jest 4 razy większa od powierzchni tłoka S1.
Jeżeli na tłok S1 działamy siłą F, to na tłok S2 działa:
a) ciśnienie 4 razy mniejsze niż na tłok S1
16
b) taka sama siła F jak na tłok S1.
c) siła 4 razy mniejsza niż na tłok S1
d) siła 4 razy większa niż na tłok S1.
9.Ile wynosi ciśnienie hydrostatyczne wody na poziomie 1-1 ? Gęstość wody wynosi 1000kg/m3, a
przyspieszenie ziemskie –10N/kg.
a) 1500 Pa
b) 1000 Pa
c) 500Pa
d) 0.
10. Ciśnienie hydrostatyczne na dnie jeziora wynosi 200 kPa. Jeżeli gęstość wody wynosi 1000kg/m3, a
przyspieszenie ziemskie 10N/kg, to głębokość jeziora wynosi:
a) 200m
b) 20m
c) 10m
d) 2m.
11.Na tłok pierwszy naciskamy siłą F1. Dorysuj siłę działającą na drugi tłok.
5.7.2.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
Fw =d cieczy × g × Vzanurzonego ciała lub zanurzonej jego części
 Zachowanie się ciała zanurzonego w cieczy zależy od jego gęstości d w porównaniu z gęstością d1, tej
cieczy.
17
Prawo Archimedesa
Waga hydrostatyczna
Na każde ciało zanurzone w cieczy działa
siła wyporu skierowana pionowo do góry,
której wartość równa jest ciężarowi cieczy
wypartej przez to ciało.
Fw=rcgV
rc -gęstość cieczy
V -objętość wypartej cieczy



Wyznaczyć masę obciążnika
w powietrzu– m1
zanurzonego w wodzie
destylowanej – m2 ,
zanurzonego w badanej
cieczy – m3.
gęstość badanej cieczy:

m m1  m3

 o
V m1  m2
1.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 0,001m3 wynosi 25N, a wartość przyspieszenia
ziemskiego 10N/kg. Jeżeli bryłkę zawiesimy na siłomierzu i zanurzymy ją w wodzie o gęstości 1000kg/m3, to
siłomierz wskaże:
a) 10N
18
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 Fg .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/m3 do nafty o gęstości 800kg/m3 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
a)
b)
c)
d)
działa taka sama siła wyporu jak na prostopadłościan 2
działa większa siła wyporu niż na prostopadłościan 2
działa mniejsza siła wyporu niż na prostopadłościan 2
działa siła wyporu, której nie można porównać z siłą wyporu działającą na prostopadłościan 2.
 5.7.3.Siła nośna
20
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/s2.
 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/s2 ≈ 10 m/s2 .
 Jeśli pomijamy opór powietrza, czyli w swobodnym spadaniu ciał i gdy V0 =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
m
F  m a
albo
21
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/s2
Siła ciężkości
Wszystkie ciała spadają pod wpływem siły
ciężkości z takim samym przyspieszeniem.
Wynosi ono około 10 m/s2. 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/s2 ; 8 m/s2
b) 4 m/s2 ; 4 m/s2
c) 4 m/s2 ; 8 m/s2
d) 8 m/s2 ; 8 m/s2.
2.Wykres przedstawia zależność szybkości od czasu dla ciała o masie 2 kg. Oblicz wartość wypadkowej siły
działającej na to ciało.
22
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/s2. 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/s2
b) 2400N:0,4 m/s2
c) 1200N:0,6 m/s2
d) 2000N:0,6 m/s2.
6. 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/s2, 0,5 m/s2
b) 2,5 m/s2, 2,5 m/s2
c) 3,5 m/s2,1 2,5 m/s2
d) 5,5 m/s2, 2,5 m/s2
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/s2
b) 2 m/s2
c) 3 m/s2
d) 4 m/s2
8. Wózek pod działaniem stałej siły równej 6 N porusza się ruchem przyspieszonym z przyspieszeniem 2 m/s2.
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
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/s2
b) 0,26 m/s2
c) 0,3 m/s2
d) 0,35 m/s2
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
a)2,5 m/s2
b) 2 m/s2
c) 3 m/s2
d) 4 m/s2
 5.9.Jeszcze o siłach działających w przyrodzie
Pęd ciała to iloczyn jego masy
i jego prędkości
Zasada zachowania pędu
Jeśli na układ ciał nie działają
siły zewnętrzne, to całkowity
pęd układu pozostaje stały
pęd
masa
prędkość
p = const
Jednostka pędu to
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
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) 16 480 J
26
b) 16 840J
c) 16 240J
d) 16 120J
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) 720 000J
b) 270 000J
c) 750 000J
d) 780 000J
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/s2 . 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/m3.
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 dm3.
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/cm3 .
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
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/s2 .
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 dm2, 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 dm2 na drodze 50 cm?
28
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
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
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/s2 ).
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 m3?
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 m3. 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 m3 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
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
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:
Ep = 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:
Ek =1/2 m × V2
33
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) 252000MJ
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) E1 > E2
b) E 1 < E2
c) E1 = E2.
7.Jak zmieni się energia potencjalna grawitacji dziewczynki o masie 45 kg po zjechaniu na sankach z górki o
wysokości 15 m?
34
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; 2
10. 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)
b)
c)
d)
800kg
400kg
200kg
600kg.
35
15. Wózek o masie 0,5 kg ruszył z miejsca ruchem jednostajnie przyspieszonym z przyspieszeniem 2 m/s2 . 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/s2
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 V1 = 2 m/s i V2 = 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, 5.
6.5.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 = 1/2mV2
 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
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
Ep = Ep1 +Ek1 = Ek = const.
1. Ec =
2. Ec =
3. Ec =
Ep =mgh
Ek = m V 2
Ep1 +Ek1
mgh1 +½ m V1 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
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/s2 .
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/s2.
a) 160J
b) 120J
c) 80J
d) 40J
39
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:
F1× r1 = F2× r2
40
1. W przedstawionym na rysunku doświadczeniu z dźwignią, każdy z obciążników ma ciężar l N. Jaką wartość
siły wskazuje siłomierz?
a)
b)
c)
d)
4N
6N
8N
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)
b)
c)
d)
około 4 razy
około 2 razy
około 0,5 razy
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
r1 =60 cm, a promień wału, na który nawija się lina, r2 =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
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 r1 i r2
∆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: FZosi = 400 n i FMarka = 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
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
∆E = Q
 Pierwsza zasada termodynamiki informuje nas o tym, jak można zmienić energię wewnętrzną ciała
i czemu jest równa ta zmiana
∆Ew =W + Q
 Próżnia, gazy, ciecze, drewno, szkło i plastik są złymi przewodnikami ciepła. Dobrymi przewodnikami
ciepła są metale.
44
7.3.Zjawisko konwekcji
45
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:
∆Ew = Q
∆Ew = 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
1..Do ogrzania masy 100g pewnego metalu od 200 C do 100 0 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 200 C do 300 C? Ciepło właściwe wody
wynosi około 4200 J/kg*°C.
3.Ile energii należy dostarczyć do l litra wody o temperaturze 160 C, aby doprowadzić ją do wrzenia (100°C).
a) 352 800J
b) 300 800J
c) 252 800J
d) 452 800J
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) 81 900J
b) 71 900J
c) 61 900J
d) 51 900J
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) 56 250 000J
b) 56 000 000J
c) 46 250 000J
d) 66 250 000J
6. Do l kg wody dostarczono 84 000 J energii. Jaki jest przyrost temperatury, jeżeli ciepło właściwe wody
wynosi około 4200 J/kg*°C.
a) 200 C
b) 300 C.
c) 220 C
d) 250 C
7. Do naczynia zawierającego pewną ilość wody dostarczono 84 000 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
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)200 C
b)10 0 C
c) 300 C
d) 400 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
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. Tt = Tk
 Ciało topniejące pobiera ciepło z otoczenia (o temperaturze wyższej), zatem rośnie jego energia
wewnętrzna (energia potencjalna cząsteczek):
∆Ew =Q =ct × m

(gdy W =0)
Ciecz krzepnąca oddaje chłodniejszemu otoczeniu ciepło, więc jej energia wewnętrzna maleje o:
∆Ew =Q = ck × m
(gdy W =0)
 Ciepło topnienia substancji jest równe jej ciepłu krzepnięcia
ct = ck
 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 =cp × m
 cp – ciepło parowania cieczy, zwiększa się energia wewnętrzna pary (energia potencjalna jej cząsteczek)
Q =cs × m
 cs – ciepło skraplania pary, energia wewnętrzna substancji podczas skraplania maleje.
 Ciepło skraplania substancji jest równe jej ciepłu parowania
cs = cp
50
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
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) 250000kJ
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: ct = 335 kJ/kg, cw lodu =2100 J/kg×K
9.Wykres przedstawia zależność temperatury 0,5 kg pary wodnej od odprowadzonego ciepła.
52
a)Opisz procesy przedstawione na wykresie.
b)Oblicz ciepło oddane w obu procesach. Przyjmij cw pary wodnej =1020 2100 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
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
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 l1 = 20cm do l2 = 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
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
DOŚWIADCZENIE
Sprawdzamy czy okres drgań
Ruch drgający to powtarzający się ruch wokół
wahadła o jednakowej
długości zależy od ilości
drgań.
punktu równowagi.
Cechy ruchu drgającego:
-ruch odbywa się tam i z powrotem po tym samym
torze,
-powtarza się w równych odstępach czasu.
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:
Rys. 1
a) 4 Hz
b) l Hz
c) 0,5 Hz
d) 0,25 Hz.
2. Częstotliwość drgań pewnego ciała wynosi 50 Hz. Oznacza to, że:
a) okres drgań tego ciała wynosi 50 s
56
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 l1 i l2 = 3 l1 odchylono na taką samą odległość x i puszczono swobodnie (Rys. 8).
Częstotliwość wahań będzie:
Rys. 8
a)dla obu wahadeł jednakowa
b) większa dla wahadła dłuższego
c) większa dla wahadła krótszego
8.3. Fala sprężysta
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







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
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 20 000 Hz.
 Fale o częstotliwościach mniejszych od 20 Hz to infradźwięki, a o częstotliwościach większych od
20 000 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
1.Na ekranie komputera otrzymano trzy różne wykresy fal akustycznych.
60
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
9.O elektryczności statycznej
Neutrony
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.
Grzebień
Protony – są to cząsteczki znajdujące
się wraz z neutronami – wewnątrz jąder
atomów. Masa jednego protonu jest
około
2 000 razy większa od elektronu. Każdy
proton posiada ładunek dodatni.
+
+
Protony
Tkanina
-
-
+
+
Atom składa się z dodatnio
naładowanego jądra
atomowego, wokół którego
krążą elektrony, posiadające
ładunek ujemny.
-
Jądro atomowe
Elektron
9.1.Elektryzowanie
naelektryzowanym
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.
Elektron jest 1840 razy
mniejszy ,stąd ruch
elektronów jest możliwy.
ciała
przez
tarcie
i
zetknięcie
z
ciałem
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 =6,25 × 1018 elektronów.
62
Elektryzowanie ciała przez tarcie
63
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
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
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
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
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
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
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
3.Do metalowej kuli dostarczono kolejno trzy porcje ładunku elektrycznego: - 0,01 C, + 10mC, + 1000mC. 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 K1 i K2
,zawieszonymi na jedwabnych nitkach. Kulki odchyliły się tak, jak pokazano na rysunku. Jakim rodzajem
ładunku naelektryzowaną jest każda kulka?
a) K1 ujemnym, K2 dodatnim
b) K1, ujemnym, K2 ujemnym
c) K1 dodatnim, K2 ujemnym
d) K1 dodatnim, K2 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
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
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
 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 0,000002 C i masie
0,001g. Jakie przyspieszenie uzyska pyłek pod wpływem pola elektrostatycznego o natężeniu 200 N/C?
a) 400 m/s2
b) 200 m/s2
c) 100 m/s2
d) 300 m/s2.
74
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 UAB miedzy dwoma punktami A, B przewodnika nazywamy iloraz pracy (WAB) 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
1.Właściwe zjawisko połącz strzałką z odpowiadającym mu skutkiem przepływu elektrycznego.
zjawisko
skutek
I
II
III
IV
V
włączona w obwód żarówka zaczyna świecić
po włączeniu prądu umieszczona obok przewodnika igła kompasu
zmienia swoje położenie
na umieszczonej w siarczanie miedzi elektrodzie
podłączonej do źródła prądu osadza się miedź
włączoną w obwód spirala zaczyna grzać
podłączony do baterii silniczek podnosi ciężarek
cieplny
chemiczny
świetlny
mechaniczny
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
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 R2. W wyniku tego:
a) żarówki o oporze R1 i R2 nadal świecą,
b) żarówki o oporze R1 i R3 przestały świecić,
c) świeci tylko żarówka o oporze R2,
d) świeci tylko żarówka o oporze R3
4.Opór zastępczy oporników połączonych jak na rysunku ma wartość………………
5. Z obwodu przedstawionego na rysunku wykręcono żarówkę o oporze R2. W wyniku tego:
a) żarówki o oporze R1 i R3 nadal świecą,
b) żarówki o oporze R1 i R3 przestały świecić,
c) świeci tylko żarówka o oporze R1,
d) świeci tylko żarówka o oporze R3
78
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
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
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) 194400C;9h
b) 184400C; 8h
c) 168400C;4h
d) 160000C; 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
5. Akumulator samochodowy ma pojemność 45 Ah. Jaki ładunek wyrażony w kulombach jest zgromadzony w
akumulatorze?
a) 182000C
b) 162000C
c) 142000C
d) 122000C
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
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
2 4 6 8 10
3.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
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 484 .
9.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) 400
12.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
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) 66
10.5.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
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) 50 
10.6.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 =3 600 000Ws = 3 600 000J = 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
 Energia elektryczna ulega w odbiornikach zamianie na inne rodzaje energii, np. energie wewnętrzną,
świetlną, fal akustycznych, mechaniczną.
Sposób podłączania mierników.
Praca prądu elektrycznego



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
4.Jaką moc posiada radioodbiornik, który w ciągu 3 godzin zużywa 0,6 kWh h energii elektrycznej?
a) 2kW
b) 1,8kW
c) 200W
d) 60W
5. W którym z poniższych obwodów moc prądu płynącego przez żarówkę jest najmniejsza?
6.Przez spiralę grzejną podłączoną do źródła napięcia 12 V przepłynął ładunek 20 C w czasie 10 sekund. Ile
ciepła wydzieliło się na spirali, jakie było natężenie prądu płynącego przez spiralę i jaka była moc prądu
płynącego w spirali?
a) 240J;2A;24W
b) 2J; 240W;24A
c) 240J;2A;48W
d) 240J;1A;24W
7.Domowa instalacja elektryczna jest zabezpieczona bezpiecznikami, automatycznie wyłączają prąd, gdy
przekroczy on wartość określoną dla danego bezpiecznika. Jaka może być maksymalna moc pracujących
urządzeń, jeżeli bezpiecznik wyłącza dopływ prądu, gdy przekroczy on wartość 16 A?
a) 3520W
b) 2520W
c) 4520W
d) 1520W
8.Grzałka o mocy 300 W została zanurzona w wodzie i włączona do sieci przez 5 minut. Ile energii
dostarczyła wodzie grzałka?
9.Ile wynosi napięcie zasilające silnik poruszający windę o łącznym ciężarze wraz z pasażerami 5700 N, która
pokonuje l piętro (3 m) w czasie 3 sekund .Natężenie pobieranego prądu wynosi 15 A. Zakładamy, że sprawność
silnika wynosi 100%, a winda porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym.
a) 220V
b) 110V
c) 380V
d) 230V
10.Ile wynosi napięcie zasilające grzałkę o sprawności 100%, która pobierając prąd o natężeniu 7 A, w czasie 5
minut ogrzała l kg wody o1l0 C .Ciepło właściwe wody wynosi 4200 J/ kg*K
a) 22V
b) 11V
c) 220V
d) 110V
11.Ile wynosi natężenie prądu płynącego przez grzałkę o mocy 300W, włączoną do sieci o napięciu 220 V.
Jakiej energii dostarcza ta grzałka wodzie w czasie l minuty?
a) 1,36A;18000J
b) 1,06 A;18000J
c) 1,3A 18000J
d) 1,36 A;12000J
12.Jak długo powinno trwać zagotowanie szklanki wody ( o,25 l) o temperaturze początkowej 15°C za pomocą
grzałki o mocy 300 W , Ciepło właściwe wody wynosi 4200 J/kg* 0 C.
a) ok.10 minut
88
b) ok. 5 minut
c) ok. 2,5 minuty
d) ok.4minut
13.Litr wody o temperaturze początkowej 15°C doprowadzono do wrzenia w czajniku elektrycznym o mocy
1000 W. Wodę w szklance (0,25 l) o tej samej temperaturze początkowej doprowadzono do wrzenia za pomocą
grzałki o mocy 500 W. W którym naczyniu woda zagotuje się szybciej i ile razy? Straty energii pomiń.
a) w szklance 2 razy szybciej
b) w czajniku 2 razy szybciej
c) czas zagotowania taki sam
14.Licznik energii elektrycznej wykazał, że w ciągu doby zużyto w gospodarstwie domowym 12 kWh. Jakie
było średnie natężenie prądu płynącego w sieci pod napięciem 220 V?
a) 2,3 A
b) 2,5A
c) 2,1A
d) 2A
15.Ile energii (w kWh i w J) zużyje żarówka o mocy 100W, pozostawiona na 10 godzin niepotrzebnego
świecenia. Ile będzie to kosztować (cena za kWh = 0 ,46 zł).
a) 1kWh, 3600000J; 0,46zł.
b) 2kWh;360J; 0,46zł
c0,5 kWh; 3600000J; 4,6zł
16.Podczas uderzenia pioruna napięcie między ziemią a chmurą może dochodzić do l O6 V. Przepływający
ładunek może mieć wartość do 50 C. Ile wody o temperaturze 20°C można zagotować, wykorzystując tę energię.
Ciepło właściwe wody wynosi 4200J/kg*0 C.
a) ok. 200l
b) ok.100l
c) ok.150l
d) ok.50l
89

część II - Gimnazjum nr 4

Transkrypt

Podobne dokumenty

Afisz - EduNet

Zaproszenie - Instytut Filologii Polskiej

Odnawialne źródła energii i ochrona przyrody

Polskie Górnictwo Naftowe i Gazownictwo Spółka Akcyjna

Komenda Miejska Policji w Tarnowie

Regulamin konkursu - XVI Liceum Ogólnokształcące – im. Armii

Inny świat – wystawa ks. Jerzego Babiaka

Miejski Ośrodek Pomocy Społecznej w Tarnowie

Zarząd Fundacji Towarzystwo Przemysłowe w Tarnowie